矿尘防治新技术2

•
煤尘除了会造成爆炸灾害之外，对人体健康 的危害也极大。工人吸人煤(岩)尘后会罹患尘肺 病，不仅给患者造成痛苦，缩短其寿命，还给企 业和国家造成巨大经济损失。煤矿工人患尘肺病 人数及死于尘肺病人数，在矿山工业中均居首位， 这是煤矿一直未能解决的严重问题。 • 要消除或减轻煤矿粉尘的危害，就必须对矿 井各种尘源，特别是对机械化采掘工作面主要尘 源加强治理。煤矿粉尘的防治技术，从20世纪 80年代起，随着采掘机械的广泛应用而得到了全 面发展。尤其是在近10年来的科研攻关中，进一 步地开展了煤矿粉尘防治技术的试验研究工作， 取得了可喜的成果，并在煤矿生产中发挥了良好 作用。
煤炭科学研究总院重庆分院与兖州东滩煤矿合作开发了采煤 机机载电动泵高压外喷雾降尘技术
。
煤炭科学研究总院重庆分院开发的采煤机机载液动泵高压外喷雾降尘技 术，已在阳泉二矿及平顶山、淮南、兖州、铁法等煤矿应用，并获得良 好的降尘效果。
三、液压支架移架和放煤口放煤自 动喷雾降尘技术
• 液压支架移架和放煤口放煤是综采放顶煤工作面 仅次于采煤机割煤的两个主要产尘源。采取有效 的治理技术加以防治势在必行。 • 对液压支架移架和放煤口放煤的防尘，主要是 采取自动喷雾降尘方法，即利用一个多功能自动 控制阀并通过与支架液压系统(支架动作)的联动 而实现支架移架和放煤喷雾的自动化。
(二)动压注水
• 长钻孔动压注水的适用性强，被很多煤矿采用， 其注水系统如图5—1—4所示。系统中的水表现 已应用SGS型双功能高压水表，既可测注水量， 又可测注水压力。 • 该注水系统的特点是，通过分流器的自动调节， 使各钻孔的注水流量保持大致相等，以实现一台 水泵向多个钻孔同时注水的目的。其不足之处是 当钻孔的注水阻力发生较大变化(如各钻孔长度 相差太大，或者注水过程中裂隙泄水)时，分流 器的调节作用降低，难以保证各钻孔的注水流量 相等。
一、附壁风筒控尘技术
• 综掘工作面采用长压短抽混合式通风除尘系统时， 通过导风筒直接向工作面压人的新鲜风流，常会 把掘进机割煤时所产生的煤尘吹扬起来，向四处 弥漫，不利于除尘器收(吸)尘，影响了除尘效果。 为了防止工作面含尘气流向外扩散、停滞以及瓦 斯在巷道顶板的积聚，常在压人式风筒的末端安 装附壁风筒(亦称康达风筒)改善风流分布状况。 一般常用沿巷道螺旋式出风的附壁风筒，其结构 如图5—1—16所示。
第一节 煤层注水防尘技术
• 煤层注水湿润煤体是采煤工作面防尘的基本 措施。长钻孔煤层注水已被广泛采用，其降尘效 果与煤层的裂隙和孔隙的发育程度、注水参数等 因素有关，一般的降尘率可达到50％～85％以 上。随着综采放顶煤开采工艺的广泛采用，长钻 孔煤层注水的钻孔布置方式、封孔工艺、注水方 法及装备也有了新进展。
• 其做法是：注水前先掌握综采放顶煤作面顶煤位 移规律及矿山压力规律，以判断最佳的注水超前 距离。超前距离过大，顶煤尚未发生位移也未产 生裂隙，煤体透水性差，难以注水；超前距离过 小，顶煤位移量大，次生裂隙过于发育，注入的 水易沿较大裂隙流失，影响注水效果。实测数据 表明，矿山压力对进风顺槽影响范围为60m，对 回风顺槽影响范围为32m。在动压区内，顶煤产 生大量次生裂隙，距工作面4～6m时，顶煤水平 位移量急剧增大，产生更多更宽的次生裂隙，为 此确定超前距离为30一35m；当工作面推进至距 钻孔4～6m时，立即停止注水。此时注水地点的 静水压力为2.5～3.5MPa。在钻孔间距为10m条 件下，注水时间在6天以上，吨煤注水量达 20.6L/t。注水后煤的水分增加到4.85％，煤体受 到较充分的湿润，在割煤及放煤等各生产环节都 获得了较好的降尘效果。
第一章 煤尘产生与扩散的控制技术
•
随着大功率采掘机及综采放顶煤开采工艺的 广泛采用，煤尘产生量大幅度增加，煤尘浓度也 随之升高。针对这种状况，必须采用新的防尘技 术对主要尘源加强控制，进一步减少煤尘产生量。 主要防尘新技术有：煤层注水防尘技术，新型采 掘机喷雾降尘技术，液压支架移架、放顶煤喷雾 降尘自动化技术及新型通风除尘技术与装备。实 践证明，这些新技术是可行的，防尘效果是好的。
第二节 喷雾降尘技术
• 采煤机滚筒割煤及向刮板输送机装煤时产生大量煤尘， 是综采或综采放顶煤工作面削主要尘源。采煤机都有针 对该尘源而设置的内外喷雾系统，在截齿的产尘区喷射 水雾实施湿式割煤，抑制煤尘产生，减少煤尘飞扬。但 是，由于采煤机的内喷雾经常发生喷嘴堵塞和供水系统 密封漏水故障而不能正常发挥其应有的作用；采煤机原 有的外喷雾也常常不能适应大功率采煤机的降尘要求。 掘进机也存在类似情况。此外，对移架、放煤、运煤及 转载点等尘源，也迫切需要解决自动喷雾控制技术。下 面就近年来很多煤矿针对上述问题而开发的较为有效的 喷雾降尘技术作一简要介绍。
(一)固定泵供水高压外喷雾降尘技术
• 煤炭科学研究总 院重庆分院与盘 江山脚树煤矿合 作，在综采工作 面采煤机割煤时 试验并采用高压 喷雾降尘技术， 取得良好降尘效 果。
（二)机载泵供水高压外喷雾降尘技术
• 采煤机喷雾降尘，过去基本上都是将高压水泵安 设于顺槽中，通过高压胶管并经电缆拖移夹的输 送而与采煤机连接起来。高压胶管与电缆拖移夹 及其中的电缆会发生摩擦而损坏电缆或高压胶管， 只要损坏两者之一，就会影响生产。如果将高压 水泵安设在采煤机上并获得动力，不拖动高压胶 管，上述隐患即可消除，而成为一种理想的高压 喷雾降尘技术。这种技术已被开发出来，并开发 出两种动力方式：一是电动力，二是液动力。
•
MZKX型煤层注水自动测量并显示注水压力、瞬时注水流量及累计注水量； (2)设定每个通道注水压力和注水量； (3)根据每个通道的设定压力调节相应通道的流量； (4)当某一通道注水量达到设定值时，便停止该通道的注 水；当所有通道的注水都达到设定值时，则全部停止注 水并进行提示； (5)动压注水与静压注水的自动切换。 • MZKX型煤层注水自动控制系统(装置)，已在兖州兴 隆煤矿的煤层注水中应用，实现了自动控制注水参数的 注水工艺，获得了良好的注水防尘效果。
• 随着煤炭开采强度和开采深度的不断加大，煤矿的瓦斯 涌出量也在增加。加之我国绝大多数矿井的煤尘具有爆 炸危险性，所以，瓦斯、煤尘爆炸对煤矿安全生产威胁 程度在不断加大。 • 瓦斯煤尘爆炸的控制技术分为预防爆炸发生技术和限制 爆炸传播技术两个方面：预防爆炸发生的方法主要是采 取措施控制瓦斯积聚、煤尘的产生或飞扬以及火源的产 生；限制瓦斯煤尘爆炸传播的方法主要是采取措施将已 发生的瓦斯煤尘爆炸限制在一定区域，尽量减少爆炸造 成的损失。其措施主要是设置被动式隔爆装置和自动抑 爆装置。被动式隔爆装置是借助于爆炸冲击波的作用来 喷洒消焰剂，而本身无喷洒动力源；自动抑爆装置是利 用传感器探测爆炸信号，触发自带的动力源喷洒消焰剂， 形成抑制带。
第三节 通风除尘技术
• 20世纪80年代以来，随着煤矿机掘技术的高速发展，大 功率掘进机的广泛采用，机掘 (综掘)工作面的产尘量剧 增，作业环境恶化，严重威胁着矿井的安全生产和工人 的身体健 康。为解决机掘工作面的防尘问题，开展了 大量的研究及现场试验工作。实践表明，采用抽尘净化 技术是降低机掘工作面粉尘浓度的有效途径。国内外都 是采用长压短抽的混合式通风，将掘进头的含尘风流吸 入除尘器中加以净化。这种通风除尘技术降低工作面及 巷道内粉尘浓度的效果取决于两个因素：一是通风除尘 系统吸尘(收集含尘风流)的有效性；二是除尘器的除尘 效率。我国在这两个方面的研究与试验都取得了重要成 果。
• 近年来，煤炭科学研究总院重庆分院与兖州兴隆 庄煤矿合作，研制出一种MZKX型煤层注水自动 控制系统(装置)，它能根据煤层的渗透特性及注 水压力与流量的变化进行自动调节，将注水参数 调节到最适宜的状态，并能将注水参数存贮、显 示和打印出来。有一些煤矿的煤层适合用动压和 静压交替进行的注水方式进行注水，如果采用这 种自动控制系统便可实现动压注水和静压注水的 自动切换。 • MZKX型煤层注水自动控制系统(装置)主要由液 压系统、电气系统和单片计算机测控系统组成。
一、采煤机滚筒摇臂径向雾屏及液 压支架探梁辅助喷雾降尘技术
• 兖州鲍店煤矿采用该技术后，采煤机司机处的煤 尘浓度由1925mg／m’降至334.9mg／m’，降尘 率为82.6％。实用结果表明：这种喷雾系统是可 行的，降尘效果是显著的；在摇臂上安装喷嘴， 既接近尘源，雾流能将尘源封住，又不易被砸坏， 是一种较理想的采煤机降尘装置；液压支架探梁 辅助喷雾能较好地净化通过的含尘风流，是不可 忽视的降尘措施。
(一)静压注水
•
静压注水工艺简单，既节省费用，又便 于管理，但它的适用范围受到了一定的限 制。过去仅能对透水性强的煤层采用静压 注水，而近年来有了新的发展，对透水性 差的煤层也可以采用静压注水，其技术关 键是选定最佳的超前距离(开始注水时钻孔 距工作面的距离）如兖州鲍店煤矿3号煤层， 其自然水分为3％，孑L隙率仅为2.76％， 属于难注水煤层，但采取双顺槽长钻孔的 布置方式实施静压注水获得成功。
一、钻孔布置
•
采用综采放顶煤开采工艺开采厚煤层时，多 数是一次采全高。由于水在煤层中沿垂直层理方 向的渗透性很差，因此，在注水钻孔的布置上应 充分考虑到煤层全厚的湿润问题。很多煤矿根据 本矿的巷道布置等具体条件探索了各种布孔方式， 较为典型的有单向及双向两种布孔方式，如图 5—1—1及图5—1—2所示。上部钻孔与下部钻 孔的孔口间距为1～3m，钻孔间距视煤层透水性 而定，一般为10～25m，透水性强的煤层钻孔间 距大些，反之，则小些。
二、采煤机高压外喷雾降尘技术
• 我国对采煤机的防尘主要是采用低压喷雾降 尘技术，虽然起到了重要作用，但由于喷雾水压 低，雾化效果差，而且容易造成喷嘴堵塞，严重 影响了采煤机的喷雾降尘效果。国外，如法国、 前苏联和美国等采煤发达国家却早已采用采煤机 割煤高压外喷雾降尘技术，取得了降尘率高达85 ％～95％的极佳效果。 • 近几年，我国部分煤矿也开始使用采煤机割煤 高压外喷雾降尘技术，并且取得了可喜的降尘效 果。依据喷雾泵所在地点，可将其分为固定泵供 水高压外喷雾降尘技术及机载泵供水高压外喷雾 降尘技术两种方式。