邢臺(tái)煤礦綜掘工作面泡沫抑塵技術(shù)的應(yīng)用

劉 剛 張?jiān)品?張仁貴 周福寶

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院,江蘇省徐州市,221008)

邢臺(tái)煤礦綜掘工作面泡沫抑塵技術(shù)的應(yīng)用

劉 剛 張?jiān)品?張仁貴 周福寶

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院,江蘇省徐州市,221008)

針對(duì)邢臺(tái)礦采掘工作面粉塵量大嚴(yán)重威脅人員健康的問(wèn)題,在邢臺(tái)煤礦綜掘工作面應(yīng)用了泡沫抑塵技術(shù),結(jié)果表明,泡沫抑塵對(duì)全塵的抑塵效率達(dá)到90%以上,對(duì)呼吸性粉塵的抑塵效率達(dá)到80%以上,粉塵濃度由800～1000 mg/m3以上降低到100 mg/m3左右,呼吸性粉塵的濃度由150 mg/m3以上降低到25 mg/m3左右,抑塵效果顯著。

粉塵控制 泡沫抑塵 抑塵效率 綜掘工作面

泡沫抑塵技術(shù)可以從源頭上抑制粉塵的產(chǎn)生,具有除塵效率高、用水量少的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)在主要產(chǎn)煤國(guó)家生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用,且大都是在滾筒采煤機(jī)割煤時(shí)向截割部噴射。我國(guó)泡沫抑塵的研究起步較晚,近年來(lái)在泡沫除塵機(jī)理、發(fā)泡器結(jié)構(gòu)與性能、發(fā)泡劑配方等方面進(jìn)行了研究,在掘進(jìn)工作面、帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)、松軟煤層鉆孔等方面進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn),取得了顯著進(jìn)展,但發(fā)泡設(shè)備、發(fā)泡工藝等方面對(duì)煤礦井下條件的適應(yīng)性不強(qiáng),尤其是綜掘工作面泡沫抑塵技術(shù)缺少與之配套的設(shè)備及工藝。本文結(jié)合泡沫抑塵技術(shù)在邢臺(tái)礦綜掘工作面的應(yīng)用情況,對(duì)泡沫抑塵技術(shù)進(jìn)行研究。

1 泡沫抑塵技術(shù)概述

泡沫抑塵技術(shù)是一種化學(xué)抑塵的方法,將發(fā)泡劑和水通過(guò)發(fā)泡設(shè)備產(chǎn)生大量的泡沫,將泡沫噴射到產(chǎn)塵點(diǎn)上。泡沫抑塵同噴霧灑水除塵相比,其耗水量減少50%以上。

1.1 發(fā)泡劑

發(fā)泡劑的優(yōu)劣在很大程度上決定了發(fā)泡的效果,為此研發(fā)了既適合煤塵又適合巖塵的 KFJ礦用發(fā)泡劑。該發(fā)泡劑主要成分為表面活性劑、增泡劑、穩(wěn)泡劑和濕潤(rùn)劑等。應(yīng)用時(shí)發(fā)泡劑與水的混合比為1∶300,若提高發(fā)泡劑和水的混合比,則可增加發(fā)泡倍數(shù)。泡沫粒徑小,細(xì)膩,粘度高,易于潤(rùn)濕較小的粉塵顆粒,對(duì)粉塵的吸附性強(qiáng),產(chǎn)成的泡沫體積大,穩(wěn)定性好,覆蓋面廣,發(fā)泡倍數(shù)達(dá)30～50倍。該發(fā)泡劑無(wú)毒、無(wú)皮膚刺激性,對(duì)煤質(zhì)無(wú)影響。

1.2 泡沫抑塵設(shè)備

泡沫抑塵設(shè)備的主要?jiǎng)恿κ堑V井的壓風(fēng)和高壓水,主要部件由儲(chǔ)液箱、控制箱、混合發(fā)泡器、噴嘴裝置、磁力吸盤等組成。儲(chǔ)液箱用來(lái)儲(chǔ)存發(fā)泡劑;控制箱用來(lái)控制設(shè)備發(fā)泡情況,上有液閥、水閥、氣閥、壓力表、水流量計(jì)、液流量計(jì);混合發(fā)泡器是用來(lái)將發(fā)泡劑、水、氣三者充分混合并使之發(fā)泡的部件;噴嘴裝置包括噴嘴和噴嘴支架;磁力吸盤是用磁力將設(shè)備固定在掘進(jìn)機(jī)上,使泡沫抑塵設(shè)備隨掘進(jìn)機(jī)移動(dòng)。

泡沫抑塵設(shè)備的特點(diǎn)是:(1)抑塵效率高,不用電,不必進(jìn)行防爆處理,在各種礦井都適用,工作時(shí)安全可靠;(2)操作簡(jiǎn)便,方便井下工人操作和使用;(3)安裝在掘進(jìn)機(jī)上,隨掘進(jìn)機(jī)行走,減少搬運(yùn)工作。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2010年5月至8月,在邢臺(tái)礦7905和7111綜掘工作面應(yīng)用泡沫抑塵技術(shù),在7905工作面試驗(yàn)總進(jìn)尺數(shù)380 m,在7111工作面試驗(yàn)總進(jìn)尺數(shù)670 m。7905巷道是半煤巖巷道,寬3.7 m,高2.4 m,風(fēng)量200～300 m3/min,使用 EBZ100型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn),煤塵爆炸指數(shù)35%左右,未采用任何除塵措施時(shí),粉塵量達(dá)到800～1000 mg/m3以上,呼吸性粉塵達(dá)150 mg/m3以上,之前采用除塵風(fēng)機(jī)和噴霧除塵相結(jié)合的除塵方式,除塵風(fēng)機(jī)型號(hào)為KCS-225ZZ,吸風(fēng)量200 m3/min,除塵效率僅40%左右,粉塵量仍然很大,在500～600 mg/m3以上。7905工作面風(fēng)壓0.7 MPa,水壓3 MPa,具備試驗(yàn)條件。7111巷道是煤巷,其它方面與7905工作面基本一致。

圖1 泡沫抑塵(巖塵)

將泡沫抑塵設(shè)備放置在掘進(jìn)機(jī)上,使控制箱靠近司機(jī),用磁力吸盤使之固定,接好噴嘴裝置,調(diào)整噴嘴角度,使噴嘴對(duì)準(zhǔn)截割部。安裝好設(shè)備后,加入發(fā)泡劑,接上風(fēng)管和水管,打開風(fēng)閥、水閥和液閥,檢查管路是否有漏氣漏液現(xiàn)象,觀察發(fā)泡情況,調(diào)節(jié)各路流量,使之達(dá)到最佳發(fā)泡效果。圖1、圖2是從現(xiàn)場(chǎng)拍攝到的泡沫抑塵情況。

圖2 泡沫抑塵(煤塵)

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),泡沫從噴嘴噴出后,一部分噴到轉(zhuǎn)動(dòng)的截割頭上,完全包裹截割頭,割煤時(shí)泡沫能夠隨截割頭一起深入煤壁內(nèi),從源頭上抑制了煤塵的產(chǎn)生;另一部分泡沫噴向煤壁和截割頭周圍空間,掛在煤壁上的泡沫首先浸潤(rùn)煤體表面,截割頭周圍空間的泡沫則用來(lái)捕獲從截割點(diǎn)處逃逸出來(lái)的粉塵。泡沫附著在煤壁上,且隨落煤大量堆積,形成一道保護(hù)膜,經(jīng)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸時(shí),泡沫包裹煤粒,這都有減緩?fù)咚狗派⑺俣?降低工作面瓦斯?jié)舛鹊淖饔?。綜掘機(jī)連續(xù)割煤時(shí),噴嘴隨截割搖臂的擺動(dòng)而改變噴射方向,始終覆蓋截割頭部分,泡沫隨割下來(lái)的煤一起落下并由綜掘機(jī)刮板運(yùn)送至帶式輸送機(jī)上。

應(yīng)用泡沫抑塵設(shè)備以后,工作面粉塵濃度顯著下降,司機(jī)割煤時(shí)提高了視線清晰度,截割一次到位,提高了工作效率。

3 數(shù)據(jù)測(cè)試及分析

為了考察泡沫抑塵的效果,對(duì)粉塵濃度進(jìn)行了測(cè)試,7905半煤巖巷對(duì)全塵的統(tǒng)計(jì)情況見表1,7111煤巷對(duì)呼吸性粉塵的統(tǒng)計(jì)情況見表2。

經(jīng)過(guò)抑塵效率的計(jì)算,泡沫對(duì)全塵的抑塵效率達(dá)到了90%以上,平均93.2%,泡沫抑制全塵的效率分析見圖3,可以看出泡沫對(duì)呼吸性粉塵的抑塵效率達(dá)到了80%以上,平均83.3%,泡沫抑制呼吸性粉塵的效率分析見圖4。而除塵風(fēng)機(jī)、噴霧降塵的除塵效率達(dá)32.4%～50.6%,平均38.8%。通過(guò)表1、表2可以發(fā)現(xiàn),粉塵濃度由800～1000 mg/m3以上降低到100 mg/m3左右,呼吸性粉塵的濃度由150 mg/m3以上降低到25 mg/m3左右。

表1 7905半煤巖(全塵)試驗(yàn)數(shù)據(jù)(2010年6月)

表2 7111呼吸性粉塵(煤塵)測(cè)試數(shù)據(jù)(2010年8月)

從圖5可知,使用泡沫抑塵后,工作面粉塵濃度70 mg/m3以下的數(shù)據(jù)占總測(cè)試數(shù)據(jù)的10.3%,70～80 mg/m3之間的數(shù)據(jù)占33.3%,80～90 mg/m3之間的數(shù)據(jù)占23.1%,90～100 mg/m3之間的數(shù)據(jù)占12.8%,說(shuō)明100 mg/m3以下的粉塵濃度共占總數(shù)的79.5%,而100～160 mg/m3的數(shù)據(jù)僅為20.5%。

圖5 泡沫抑塵粉塵(全塵)濃度綜合分析圖

總之,泡沫對(duì)全塵和呼塵的抑塵效率都非常高,而且設(shè)備符合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的條件,能為廣大工人所接受,滿足現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用的要求。

4 結(jié)論

從泡沫抑塵技術(shù)在邢臺(tái)礦的應(yīng)用看,泡沫抑塵技術(shù)具有如下特點(diǎn)。

(1)采用無(wú)孔隙封閉的泡沫體直接覆蓋塵源,抑塵效率高,尤其是對(duì)呼吸性粉塵的抑制作用更有效,對(duì)于改善作業(yè)環(huán)境、提高勞動(dòng)效率、預(yù)防塵肺病、防止煤塵爆炸等方面起到重要作用。

(2)KFJ礦用發(fā)泡劑適合抑制煤塵、巖塵,泡沫抑塵效率高、穩(wěn)定性好,發(fā)泡倍數(shù)為30～50倍,無(wú)皮膚刺激性,無(wú)吸入毒性,對(duì)煤質(zhì)無(wú)影響。

(3)新型機(jī)載式泡沫抑塵設(shè)備無(wú)需用電,形成了整套應(yīng)用工藝,安裝可靠,操作簡(jiǎn)單。

(4)在邢臺(tái)礦煤巷、半煤巖巷綜掘工作面的工業(yè)試驗(yàn)表明,顯著降低了工作面粉塵濃度,操作視野清晰,提高了掘進(jìn)速度,泡沫抑塵效率達(dá)90%以上,呼吸性粉塵抑塵效率達(dá)到80%以上,用水量較噴霧降塵減少50%以上。

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(責(zé)任編輯 梁子榮)

Application of dust removal technology by using of foam at the fully mechanized heading face of Xingtai Coal Mine

Liu Gang,Zhang Yunfeng,Zhang Rengui,Zhou Fubao
(School of Safety Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou,Jiangsu 221008,China)

In connection with the issues of,workers health is seriously threatened at the heading face of Xingtai Mine,dust removal technology is applied there by using foam.The result shows that,dust removal efficiency by using foam achieves 90%of the whole dust,80%of the breathing dust,and dust consistency in the air is reduced from 800～1000 mg/m3to about 100 mg/m3,while the breathing dust consistency is reduced from 150 mg/m3to around 25 mg/m3.It is a sound result.

dust control,dust removal by using foam,dust removal efficiency,fully mechanized heading face

TD714.4

B

劉剛(1982-),男,山東泰安,在讀碩士,研究方向?yàn)榈V井粉塵防治、礦井通風(fēng)與安全。