加强煤尘控制管理 确保煤矿安全生产

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摘要：为了加强煤（岩）尘控制管理，特别是针对采煤工作面采煤机外喷雾装置煤尘雾化不好的问题，对相关装置进行了改进，较好地降低了煤尘浓度，对于确保煤矿安全生产具有重要的意义。

关键词：降尘、扑尘、灭尘，内、外喷雾装置

随着煤矿综合机械化采掘技术的逐步提高，工作面的煤（岩）尘危害已经成为危害职工健康最突出的因素，而且采煤工作面产生的煤尘约占整个矿井产尘量的60%-70%，并且采煤机割煤时的产尘占整个井下产尘的70%左右。《煤矿安全规程》第738条规定：“煤矿企业必须加强职业危害的防治与管理，做好作业场所的职业卫生和劳动保护工作，采取有效措施控制粉尘危害”。井下煤、岩尘危害不比瓦斯少，煤尘不但可引发爆炸事故，而且使人易患尘肺病，给职业病的防治造成极大的困难，还能造成设备损坏、增加了安全隐患。在采煤机械化程度逐步提高的今天，做好煤尘控制工作已迫在眉睫。

一、 降尘措施

煤矿在采煤之前主要采取煤层注水防尘措施进行降尘，在落煤、爆破、支护、运输等工序中，落煤又是产尘最大的工序。《煤矿安全规程》第154条[二]，明确规定：“采煤工作面应采取煤层注水防尘措施”。在日常生产中，为切实达到降尘的目的，必须抓好煤层注水工作，做到采煤工作面“逢采必注，先注后采”。

二、 扑尘措施

对煤（岩）尘预防为主，后期治理为辅，对已产生的煤（岩）尘采取“围、堵、截”等措施进行扑尘。

1、围，是把落煤或掘进过程中产生的煤（岩）尘收集起来，进行集中消灭。该方法适用于产尘量大的工序或地点。如：采煤机的负压除尘器(采煤机滚筒回风侧设集尘器，集中灭尘)、掘进工作面的水射流风机等。

2、堵，是在煤（岩）尘即将产生或刚产生时进行灭尘的方法，如采煤机割煤时，有效使用内、外喷雾，防止煤尘的扩散。

3、截，在各巷道设置能覆盖巷道断面的水幕，对风流中的煤（岩）尘进行扑捉，要求：(1)水的压力必须高；(2)喷出的雾粒适中，雾粒过大，在空气中停留的时间短，很快落地，难以扑尘，过小则很快蒸发；(3)雾粒要有较高的速度，因为煤（岩）尘是油性的，只有与雾粒高速碰撞才有效果；(4)喷雾的方向与煤（岩）尘运动方向相反，才能达到好的降尘效果。

三、灭尘装置

由于采煤机采煤时煤尘浓度可高达3000mg/m3-5000 mg/m3，若要把矿井煤尘浓度降到最低，消除由于煤尘产生的各种隐患，就要通过采用新技术，装设灭尘装置，扑灭工作面空气中的煤尘。最常用的方法是喷雾灭尘，这有利于冷却截齿和防止火灾。

3.1喷雾灭尘就是用喷嘴把具有一定压力的水高度扩散，使其雾化，形成把煤尘源与外界隔离的水幕。

3.2喷雾灭尘过程包括几方面的综合作用，首先，由于滚筒周围的煤尘浓度比别处高，滚筒又在转动，使煤尘向外扩散，微细的煤尘粒子还与气体分子相碰撞而发生布朗运动，粒子越细，布朗运动越活跃，由于扩散作用使煤尘粒子附着于液滴，粒径小于0.1微米的煤尘由于这一作用而被捕获；其次，水雾的液滴也有一定的速度，当其余煤尘粒子发生惯性碰撞时，就使煤尘粒子附着在上面；粒径大于1微米的煤尘主要由于这一作用而被捕获；其三，煤尘粒子着水后被湿润，重量增加，速度减慢而沉降。为了提高灭尘效果,喷嘴的型式、安装位置、喷嘴处的水压都是需要注意的。

3.3喷雾灭尘装置有外喷雾和内喷雾两种。喷嘴装在采煤机壳体上，从滚筒外面喷向滚筒，称为外喷雾。喷嘴装在滚筒上，从滚筒里面向截齿喷射，称为内喷雾。外喷雾时，由于喷嘴离煤尘源较远，煤尘容易扩散，为了达到较好的灭尘效果，需要消耗较多的水，就会使工作面底板松软潮湿，也会增加煤的水分，但是供水系统的密封和维护比较容易，喷嘴的防堵和防砸问题也好解决；内喷雾的情况正好相反，由于喷嘴离截齿很近，甚至可以对着截齿的前面喷雾，把煤尘扑灭在没有扩散的时候，用较少的水就可以达到较好的灭尘效果。

3.3.1采煤机原喷雾装置的分析

我与嘉乐泉煤矿有关技术人员对采煤机的原喷雾装置进行了研究，也咨询了全国主要采煤机生产厂家，发现MG200采煤机采用的是内喷雾加外喷雾的方法，其中，外喷雾装置：该装置安装在采煤机的壳体上，从机体喷向滚筒；内喷雾装置：该装置装在滚筒的齿根部，从滚筒的齿根部喷向截齿。实践证明：原喷雾装置不能满足生产需要，灭尘效果很不理想，其原因有二：

3.3.1.1由于外喷雾装置体积小，喷嘴处压力虽能满足要求（不得小于1.5MPa），但喷嘴处供水量不足。

3.3.1.2由于内喷雾装置供水管道要通过旋转的滚筒与轴，而且要通过截齿的齿座，活动连接比较多；其次，内喷雾的压力要求为不得小于2MPa，密封的可靠性难以保证；喷嘴也容易堵塞和损坏，降低了喷嘴处的供水压力，结果雾化质量不好。由于内喷雾结构较复杂，使用和转拆不太方便，因此认为对外喷雾装置进行改进比较容易。经过该矿采煤工作面试验发现改进后结构简单，结实耐用，解决了喷嘴易堵塞、易损坏的问题，通过其他兄弟煤矿井下多次实验，也证实了该改进装置降尘效果良好。

3.3.2采煤机原外喷雾装置结构

3.3.2.1采煤机喷嘴主要技术参数：

采煤机采用内、外喷雾相结合的方法时，外喷雾喷嘴处的压力不小于1.5MPa，内喷雾喷嘴处的压力不小于2MPa，只采用外喷雾装置时喷嘴处的压力不得小于4MPa。

3.3.2.2结构参数

MG 200采煤机原外喷雾装置结构由箱体和箱盖两部分组合而成，箱体外形尺寸200mm *80mm*28mm，箱盖的外形尺寸为200mm*80mm*12mm，其中箱盖上有4个∮25mm的孔，壁厚为12mm，内腔体积为40mm*130mm*16mm。采煤机喷雾灭尘主要靠该装置上4个∮25mm的出水口来进行，配套喷嘴出口直径为10mm，喷嘴喷射出水的有效射程为2.0m，喷射角为45°，最大扩散直径为1.2m。

3.3.2.3喷嘴的供水量

根据喷嘴供水特性公式Q=65.97*k*d2√p计算喷嘴处的供水量

其中：d-喷嘴出口直径cm；

k-流量系数，按照平均值取0.68;

p-喷嘴处的供水压力，bar（1bar=0.1MPa）；

内外喷雾相结合时，经计算外喷雾喷嘴处的压力为175.74L/min；只用外喷雾装置时，外喷雾喷嘴处的供水量为283.71 L/min。

3.3.2.4原喷嘴存在的缺点与不足

经过对原喷雾装置的分析计算，以及在采煤工作面实际观测，我们发现该喷雾装置在采煤工作面喷雾降尘过程中，由于喷嘴出口口径小，喷射角度及散射角度与供水量的不足，导致其雾化效果不好。若是靠增大压力来提高供水量，则会因为水压高，使密封、喷嘴损坏，漏液体，而不能有效地保证喷射效果。另外由于喷嘴安装在摇臂侧面，对于煤尘浓度比别处高的滚筒上端不能产生良好的灭尘效果。

3.4.1对采煤机外喷雾装置结构的改进

3.4.1.1加大喷雾装置的体积和进出口直径，增强密封性能，保证了水压，这样就保证了喷嘴处的供水量和压力等问题。为此，嘉乐泉煤矿对外喷雾装置结构进行了改进，加大了喷嘴处的出口直径，由原先的∮10mm扩为∮16mm，这样，不用增加压力，供水量就得以有效的保证，提高密封性能，降低运行成本。装置改进后，喷嘴处的供水量为726.31L/min，比原喷雾装置增大了约2.5倍。

3.4.1.2改变安装位置，由原先与内喷雾结合的方法改为只用外喷雾装置的方法，其安装位置也由侧面移到了采煤机截割部的上部。经过多次实践，发现采煤机的雾化效果得到了很大的提高。装置改进后，结构简单，结实耐用，解决了喷嘴易堵塞、易损坏等问题。经现场试验证明，改进后的装置能使煤尘降到6mg/m3，喷嘴喷射出的有效射程为2.5m，喷射角为45°，最大扩散直径为1.6m，煤尘指标低于行业规范要求，极大地改善了采煤工作面的作业环境。

四、结论

通过加强降尘、扑尘及灭尘等煤尘控制管理，特别是针对采煤机外喷雾装置对工作面煤尘雾化质量不好进行的改进，较好地降低了煤尘浓度，使其性能得到了较大的提高，改善了采掘工作面的作业环境，对于煤矿安全生产具有十分重要的意义。

参 考 文 献

1、张延松，《高压喷雾及其在煤矿井下粉尘防治中的作用》，《重庆环境科学》1994（6）32-36

2、《采掘机械》，北京，煤炭工业出版社，1996.4

3、《煤矿安全规程》，北京，煤炭工业出版社，2001.11

4、《采掘设备使用维护与故障诊断》，中国矿业大学出版社，2006.4

作者简介：赵火枝 ，女，1972年生，工程师，