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综放工作面粉尘综合防治技术及应用

文档作者：韩兵1，王兵2，唐耀勇2，张民1 文档来源： 1. 山东康信检测评价技术有限公司 2. 兖州煤业杨村煤矿		点击数：	更新时间： 2022年10月19日
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综放工作面粉尘综合防治技术及应用
韩兵1，王兵2，唐耀勇2，张民1
（1. 山东康信检测评价技术有限公司， 山东邹城273500； 2. 兖州煤业杨村煤矿， 山东济宁272000）
摘要针对杨村煤矿321 综放工作面粉尘浓度大的问题， 找出综放工作面五个主要产尘源并进行
分析，采取了煤层超前静压注水，采煤机内外喷雾及负压降尘、液压支架移架及放煤自动喷雾、转载点
喷雾降尘及净化风流综合防尘技术，有效的降低了综放工作面的粉尘浓度，取得了较好的效果。
关键词综采放顶煤；粉尘；综合防尘；煤层注水；负压降尘
中图分类号：TD714.4 文献标志码：B 文章编号：1009-0797（2017）01-0001-03
综采放顶煤开采技术自试验以来因其产量高、
效率高、劳动强度低、消耗低等特点在我国得到了
广泛的推广应用[1-3]，但该技术开采强度大，产尘源
多且产尘量大。据统计[4-5]，采掘工作面产生的粉尘
占整个矿井总粉尘量的70%~80%。粉尘不仅会引
发矽肺、尘肺等职业病，危及职工的身体健康，在一
定条件下还会发生爆炸，威胁矿井的安全生产。
因此，对综放工作面产尘源进行分析并采取有
效的综合防治措施， 对降低综放工作面粉尘浓度，
保障矿井安全及职工健康有着十分重要的意义。
1 工程概况
杨村煤矿321 综放工作面东临308 采空区，北
临320 采空区，南邻322 工作面（设计），321 工作面
布置见图1。工作面所采煤层为三西组3 号煤，工作
面面长163m， 可采长度为614m； 煤层厚度为
7.40~8.60m， 平均7.9m； 煤层倾角2°~7°， 平均
4°；煤层含水率为1.5%。
2 综放工作面的产尘源分析
综放工作面的产尘源较多[6-7]，经分析杨村煤矿
综放工作面产尘源主要有以下几处：
2.1 采煤机滚筒割煤
采煤机滚筒上的截齿在破煤的过程中产生煤
尘，具有产尘量大、持续时间长的特点。具资料分析
[8]， 采煤机割煤过程产生的粉尘量约占综放工作面
粉尘的60%。
图1 321 工作面布置图
2.2 移架
采煤机割煤后，需要推移液压支架，在推移、升
降过程中部分顶煤粉末从架间掉落产生大量煤尘。
2.3 放煤
为提高煤炭回收率，综放工作面放煤时一般采
用多轮顺序放煤的方式， 该方式几组支架同时放
煤，产尘量大，持续时间长，影响范围广。
2.4 转载点
煤炭产出后，经转载机、破碎机、皮带、漏斗等
煤矿现代化2017 年第1 期总第136 期
The Comprehensive Prevention Technology and Application of Dust on Fully
Mechanized Caving Faces
Han Bing1， Wang Bing2， Tang Yaoyong2， Zhang Min1
（1. Shandong Kangmin Testing and Assessment Technology co.,LTD， Shandong Zoucheng 273500；
2. Yangcun Coal Mine of Yanzhou Group ， Shandong Jining 272000）
Abstract： For the case of the huge dust concentration on the 321st fully mechanized caving face of Yangcun coal mine,this thesis find out five
major dust sources on caving face to analyze and take measures of advanced static pressure water injection in coal seam, spray and negative
pressure dust control form interior and exterior of coal winning machine,auto spray and moving hydraulic support,spraying on transshipment
point and air decontamination to control the dust comprehensively,which effective increase the dust concentration on fully mechanized caving
face of Yangcun coal mine and obtain the favorable effect.
Key word： fully mechanized top coal caving,dust,comprehensive control of dust,water injection on coal seam,negative pressure dust control
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万方数据
转载点时在风力的作用下会产生大量粉尘。
2.5 沿空侧扩帮、卧底
由于杨村煤矿综放工作面运输顺槽采用沿空
掘进的方式，留设窄煤柱(宽度仅为3.5m)护巷，沿空
巷道在矿山压力的作用下片帮、底鼓严重，为使设
备正常通过且保持适当的人行道宽度，需要对沿空
巷道扩帮、卧底，风镐在破煤矸的过程中同样产生
大量的煤尘、岩尘。
3 粉尘综合防治技术
3.1 综放工作面煤层注水
煤层注水是降低综放工作面粉尘浓度最好、最
有效的措施，通过钻孔对工作面前方煤体进行预先
注水有效湿润、软化煤体，降低综放工作面的产尘
量，另外，煤层预先注水还能降低工作面的温度，对
抑制煤炭自燃，保障矿井的安全生产有着十分重要
的作用。
（1）煤层注水方式。采用轨道顺槽、运输顺槽双
向长钻孔静压注水方式。注水水源来源于两顺槽防
尘供水管路，采用Φ25m 高压胶管连接，并安装压
力表、流量表。
（2）钻孔布置及钻孔参数。在工作面回采之前
分别沿轨道顺槽及运输顺槽工作面侧施工注水孔，
孔间距20m，依次向外布置，示意图见图2；钻孔孔
深为130m，钻孔直径55mm；钻孔在底板往上1.2m，
平行工作面，始终保持在煤层中；采用YPA 型封孔
器封孔，注水压力2.0～3.0MPa。
图2 煤层注水钻孔布置图
单孔注水量： Q=1.1L×LC×H×γ×W
式中：L 为钻孔长度,m， 取130m；LC 为平均孔间距，
m；H 为平均煤厚，m；γ 为煤的容重，1.35t/m3；W 为
吨煤注水量，0.01m3/t；
Q =1.1×130×20×8.09×1.35×0.01=305.19m3
注水超前距离为30～60m， 终止注水超前距离
为25m， 同时对轨道顺槽与运输顺槽进行注水，且
两顺槽每次注水各注2 个注水孔。
3.2 采煤机割煤降尘技术
（1）321 工作面采用天地公司MG700 型采煤
机，采煤机具备良好的内、外喷雾系统，内喷雾水压
2~3MPa，外喷雾水压不得低于5MPa，并无堵塞及缺
喷嘴的现象。现场操作过程做到开机开喷雾，停机
停喷雾。
（2）在移动变电站后安装高压水泵，通过2 路
φ31.5mm 高压供水胶管供采煤机二次负压降尘装
置用水和采煤机冷却水。当煤机割煤时，启动开关
实现二次负压降尘，有效扑捉尘源，优化工作面环
境，二次负压降尘装置示意图如图3 所示。
（3）安设ZPD（A）型综采工作面智能定位喷雾
除尘控制系统，实现采煤机割煤作业时，自动开启
采煤机下风侧3 组架间喷雾功能。
1- 引射管；2- 喷嘴；3- 引射流；4- 吸尘罩；5- 固定板
图3 负压降尘装置示意图
3.3 液压支架移架及放煤自动喷雾
为了保证防尘用水的清洁，在工作面顺槽入口
处供水管路中安装一个水质过滤器，过滤网不低于
120 目； 同时在转载机及泵站前端各安装一个水质
过滤器，过滤网不低于150 目。水质过滤器可反冲
洗，并定期进行冲洗。
采煤工作面由轨顺DN80mm 供水管路经喷雾
泵加压后进行供水， 工作面敷设一路φ51mm 高压
胶管， 采用φ13mm 高压胶管与3 个喷头的架间喷
雾连接，架间喷雾固定在支架前梁上，喷雾压力3～
5MPa，实现移架自动喷雾。
放煤口喷雾供水管路与架间喷雾共用1 条
φ50mm 高压胶管， 每架设1 个液控阀和1 组3 个
喷嘴的放煤口喷雾装置， 该装置用φ13mm 高压胶
管连接，实现放煤自动喷雾，如图4 所示。
3.4 转载点防尘
（1）工作面前后部运输机转载点挡煤板上各安
设转载点喷雾，每个转载点安设2 组喷雾，每组喷
雾3 个喷头，喷嘴间距为200～300mm，确保始终有
一组喷雾覆盖转载处。
（2）破碎机采取封闭措施，并安设喷雾装置，喷
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万方数据
嘴不少于5 个。
（3）转载机、皮带机头各安装一组喷雾，每组喷
雾不少于3 个喷嘴，并固定牢靠，喷雾覆盖转载点
机头和落煤点。
（4）皮带机头转载点安设全封闭式防尘罩。各
转载点做到开机开喷雾、停机停喷雾。
图4 液压支架自动喷雾示意图
3.5 净化风流
（1）在321 轨道顺槽风流汇合点以里处安设一
道净化水幕，实现自动喷雾，第二道净化水幕安设
在距工作面不超过50m 处。
（2）在321 运输顺槽转载机头处安设第一道净
化水幕，和转载机喷雾实现联动，并随工作面推进
前移；第二道净化水幕安设在距回风口不大于100m
处， 净化水幕上风侧200mm 处安设全断面捕尘帘。
全断面捕尘帘与皮带联动，水幕雾化效果好，灵敏
可靠且封闭全断面，如图5 所示。
图5 净化风流布置图
3.6 洒水降尘
（1）轨道顺槽每半月冲刷巷道一次，清除堆积
的浮煤，并做好记录。
（2）运输顺槽距工作面100m 范围内及工作面
每班冲洗一次，并做好记录。
（3）运输顺槽距工作面100m 以外每天冲刷巷
道一次，清除堆积的浮煤，并做好记录。
3.7 个体防护
工作面采煤机司机、放煤工、移架工及运输顺
槽扩帮、卧底工作人员及其他人员均佩带过滤式防
尘口罩。
4 效果
4 月1 日-4 月30 日， 对321 工作面综合防尘
效果进行了测试，见表1。
由表1 可知，没有采取综合防尘措施前，采煤
机下风侧5m 处、移架下方5m 处、放煤后下风侧5m
人行道处粉尘浓度分别为385mg/m3、167 mg/m3、
84mg/m3。采取综合防尘措施后，最大值分别降低到
27mg/m3、25 mg/m3、23 mg/m3， 粉尘降低率分别为
92.9%、85.0%、72.6%，平均降低83.5%。
表1 综合防尘效果测试结果
5 结论
综放工作面煤炭生产不可避免的要产生粉尘，
杨村煤矿综放工作面采取煤层注水、采煤机内外喷
雾及负压降尘、液压支架移架及放煤自动喷雾、转
载点降尘、净化水幕降尘及防尘管理等综合防尘措
施，取得了较好的粉尘防治效果。
参考文献：
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（收稿日期：2016-11-22）
煤矿现代化2017年第1期总第136期
测试位置时间检测值mg/m3
采煤机下风侧5m 使用前385
使用后27（最大值）
移架后下风侧5m 使用前167
使用后25（最大值）
放煤后下风侧5m人行道使用前84
使用后23（最大值）
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