??? 摘 要：以神東礦區(qū)為例，針對現(xiàn)代化礦井的開采特點(diǎn)及其工藝技術(shù)水平，對適合于現(xiàn)代化礦井的粉塵綜合治理技術(shù)進(jìn)行了深入研究。結(jié)合現(xiàn)代化礦井生產(chǎn)的實(shí)際情況，通過合理的設(shè)計(jì)，先進(jìn)的防降塵技術(shù)及其裝備能夠在現(xiàn)代化礦井中得到較好的應(yīng)用。
??? 關(guān)鍵詞：綜合防塵；高壓噴霧；定時(shí)噴霧；粉塵濃度；超限噴霧
??? 隨著煤礦采掘等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)械化程度的不斷提高，原煤產(chǎn)量也在不斷增加，粉塵的絕對產(chǎn)生量大大增加。目前我國煤礦在粉塵治理研究及應(yīng)用上還有很大差距，按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，絕大多數(shù)作業(yè)點(diǎn)的粉塵濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10mg/m3，有的超標(biāo)幾十到幾百倍。隨著國家對煤礦井下安全及作業(yè)環(huán)境衛(wèi)生的越來越重視，持續(xù)開展國有大中型煤礦的粉塵治理，是解決我國煤礦粉塵危害問題的根本措施。在此，根據(jù)現(xiàn)代化礦井的特點(diǎn)，結(jié)合國有大中型煤礦已有的粉塵治理技術(shù)，對現(xiàn)代化礦井粉塵綜合治理技術(shù)進(jìn)行研究。
??? 1 神東礦區(qū)概況
??? 神東礦區(qū)是我國目前最大的煤炭生產(chǎn)基地和重要的優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤出口基地，礦區(qū)井工礦以“主斜井一副斜井”開拓、無軌膠輪車輔助運(yùn)輸、連續(xù)采煤機(jī)快速掘進(jìn)，礦井“無盤區(qū)”布置，長距離大斷面快速掘進(jìn)通風(fēng)、地面箱變與井下移變聯(lián)合遠(yuǎn)程供電等關(guān)鍵技術(shù)群為主體，輔以生活區(qū)集中規(guī)劃布置、地面非生產(chǎn)性設(shè)施簡化布置、地面洗選系統(tǒng)與井下生產(chǎn)系統(tǒng)集成布置等措施，構(gòu)建了快速建井模式，如榆家梁煤礦10個(gè)月建成產(chǎn)量800萬t/a、高瓦斯礦井康家灘煤礦9個(gè)月建成產(chǎn)量500萬t/a[1]。
??? 神東礦區(qū)綜采工作面實(shí)現(xiàn)了世界一流高效、安全目標(biāo)，綜采隊(duì)45人，綜采工作面走向長5000m、采高5.3m，年生產(chǎn)能力1000萬t。綜采工作面6000～7000t設(shè)備搬遷時(shí)間只需6～8d，各項(xiàng)指標(biāo)均處于世界領(lǐng)先水平。掘進(jìn)工作面、不規(guī)則塊段和煤柱回收、“三下”采煤，采用連續(xù)采煤機(jī)短壁機(jī)械化開采成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了落煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)等工藝機(jī)械化，年產(chǎn)突破200萬t、全員工效超過350t，回采率由30%提高到87%，達(dá)到國際先進(jìn)水平。
??? 2 粉塵來源及特點(diǎn)
??? 1)綜采工作面、連采工作面產(chǎn)量大，產(chǎn)生的絕對粉塵量大。
??? 2)煤內(nèi)在水分高達(dá)8%～9%，而煤質(zhì)要求全水分必須小于12%～14%。因此靠增加外部水降塵受到極大限制，造成綜采面、連采面噴霧不能正常使用，運(yùn)輸各個(gè)環(huán)節(jié)噴霧灑水受到制約。
??? 3)連采機(jī)本身帶有高效除塵器，由于各礦連采隊(duì)對粉塵治理重視程度不夠，不能按要求及時(shí)維修、清理，造成噴嘴堵塞，過濾網(wǎng)煤泥過多，嚴(yán)重影響除塵器的使用效果。
??? 4)主要塵源點(diǎn)總粉塵、呼吸性粉塵濃度超標(biāo)，其中采掘工作面割煤、帶式運(yùn)輸破碎及轉(zhuǎn)載時(shí)粉塵濃度最大，一般總粉塵濃度在50～200mg/m3，呼吸性粉塵濃度在10～100mg/m3，嚴(yán)重超標(biāo)。
??? 3 粉塵綜合治理技術(shù)及使用效果
??? 3.1 綜采工作面粉塵治理
??? 綜采工作面推進(jìn)長度2000～5000m、工作面長240m、工作面年產(chǎn)600～1000萬t，工作面平均風(fēng)速1.33m/s。采煤機(jī)裝有抑塵系統(tǒng)，內(nèi)噴霧在滾筒上有108個(gè)噴嘴，外噴霧在搖臂端有8個(gè)J型噴霧塊，進(jìn)口處水壓力1.4～3.5MPa，流量380L/min。在內(nèi)外噴霧使用正常時(shí)，工作面割煤時(shí)總粉塵濃度9～68mg/m3，呼吸性粉塵濃度2.8～19.5mg/m3。但由于采煤機(jī)低壓噴霧耗水量大，造成綜采面煤炭水分嚴(yán)重超標(biāo)，迫使各礦綜采面外噴霧普遍停用，而使用內(nèi)噴霧，造成綜采面粉塵急劇增多，總粉塵濃度為28～176mg/m3，呼吸性粉塵濃度為9～66mg/m3。
??? 綜采面實(shí)施機(jī)載高壓噴霧泵降塵技術(shù)[2]。采煤機(jī)雙聯(lián)液壓泵(電動(dòng)機(jī)2×30kW)，1臺(tái)泵控制1個(gè)搖臂，另1臺(tái)泵控制另1個(gè)搖臂和破碎機(jī)。2個(gè)搖臂不同時(shí)工作，且破碎機(jī)工作時(shí)間極短。根據(jù)采煤機(jī)液壓系統(tǒng)工作特點(diǎn)，將采煤機(jī)的液壓系統(tǒng)改為由1臺(tái)泵分別控制2個(gè)搖臂，另1臺(tái)泵作為破碎機(jī)和高壓噴霧的動(dòng)力，同時(shí)在采煤機(jī)上安裝1臺(tái)小型進(jìn)口液壓噴霧泵，利用采煤機(jī)冷卻用水(流量8～15L/min)產(chǎn)生高壓(8～12MPa)噴霧，以降低支架和回風(fēng)側(cè)的粉塵濃度。內(nèi)噴霧由108個(gè)噴嘴組成，水壓低、耗水量大、噴霧霧化效果不好，因此采取均勻堵塞部分內(nèi)噴霧噴嘴，保留48個(gè)，以提高水壓，提高噴霧霧化質(zhì)量，降低采煤機(jī)割煤時(shí)產(chǎn)生的粉塵和截齒溫度。在對采煤機(jī)內(nèi)外噴霧技術(shù)改造后，綜采工作面總粉塵濃度3.2～17.6mg/m3，呼吸性粉塵濃度1.6～6.8mg/m3，降塵率達(dá)到800%～90%，效果較理想。
??? 3.2 連采工作面粉塵治理
??? 連續(xù)采煤機(jī)有完善的外噴霧系統(tǒng)和除塵器系統(tǒng)，如果外噴霧和除塵器消塵系統(tǒng)正常使用，工作面粉塵濃度一般都小于30mg/m3。但大部分連采工作面對粉塵治理工作不重視，除塵器不能正常使用，加之外噴霧低壓耗水量大，受煤質(zhì)、底板軟化等因素的制約，部分連采工作面外噴霧也不能正常使用，致使連采工作面總粉塵濃度達(dá)到40～238mg/m3、呼吸性粉塵濃度12～89mg/m3。
??? 首先，提高連續(xù)采煤機(jī)供水系統(tǒng)的壓力，讓外噴霧實(shí)施高壓噴霧，噴嘴霧化效果好；保證供水質(zhì)量，不發(fā)生堵塞噴嘴現(xiàn)象，經(jīng)常檢查更換噴嘴；加大機(jī)載除塵器的檢修與維護(hù)，堅(jiān)持每天檢修時(shí)檢查除塵器的噴嘴，清理除塵器中的煤泥，保證除塵效率。同時(shí)，采用氣幕控塵技術(shù)[3]提高機(jī)載除塵器的收塵效率，將氣幕風(fēng)機(jī)(防爆離心正壓風(fēng)機(jī))水平安裝在連續(xù)采煤機(jī)除塵器機(jī)體平臺(tái)上，該風(fēng)機(jī)風(fēng)量為30～60m3/min，風(fēng)壓大于1200Pa、功率為3～5.5kW，氣幕風(fēng)機(jī)連接氣幕發(fā)生器，在連采機(jī)司機(jī)前方形成1道氣幕進(jìn)行控塵，使現(xiàn)有機(jī)載除塵器的收塵率達(dá)到90%，割煤時(shí)司機(jī)位置總粉塵濃度能控制在20mg/m3以下。