一种综采工作面采煤机逆风割煤产尘综合治理方法与流程

本发明涉及一种煤矿粉尘治理方法，特别涉及一种综采工作面采煤机逆风割煤产尘综合治理方法。

背景技术

采煤机逆风割煤时滚筒截割和煤体垮落冲击产尘是目前综采工作面粉尘治理的重点和难点。在采煤机逆风割煤过程中上风滚筒割顶煤导致其前方区域垮落冲击产尘非常严重，在风流的作用下会形成高浓度的含尘气流并迅速运移到摇臂位置，然后再被升起的摇臂阻挡后翻过电缆槽，最终弥漫扩散至人行道一侧，致使采煤机司机及其下风作业区域内的粉尘浓度远远超过国家相关规定，严重威胁着矿井安全生产和作业人员的身心健康。特别是对于在我国占比高达80%以上的高产尘强度煤矿，粉尘的职业危害则更为突出。所谓高产尘强度煤矿是指具有高产高效、煤层理化性质特殊等特点的部分矿井，其中，高产高效主要表现在矿井产量高、采掘工艺先进、机械化程度高，采掘速度快；煤层理化性质特殊主要表现在开采煤层较厚、原始水分含量低、孔隙率低、渗透性差、湿润性差、坚固性系数低。高产尘强度煤矿综采工作面司机处的原始总粉尘浓度普遍在几百mg/m3以上，有些甚至达到2000~5000mg/m3以上，作业环境极其恶劣，亟待进行有效的治理。

目前针对综采工作面采煤机割煤粉尘治理的技术种类较多且基本上是以喷雾措施为主，主要包括针对采煤机滚筒割煤产尘的二次负压喷雾降尘技术、采煤机尘源跟踪喷雾降尘技术和针对上风滚筒处破碎煤体垮落冲击产尘的含尘气流喷雾控制技术以及针对采煤机下风流的负压诱导除尘技术。其中，二次负压降尘技术是利用安装于采煤机摇臂根部的两组高压喷雾来湿润前后滚筒来实现降尘的目的，在一般低风速（小于2.0m/s）、采高在2.0m左右的综采面可取得80%以上的降尘效果，但在一些高风速（大于3.0m/s）、大采高（大于3.0m）的综采面，由于喷雾受到逆风的影响，降尘效率仅有40%～50%左右。采煤机尘源跟踪喷雾降尘技术是利用安装在支架顶部的多组高压喷雾来覆盖采煤机前后滚筒实现降尘的目的，它有效地解决了高风速采煤工作面逆风喷雾不能有效覆盖滚筒的问题，同时还实现喷雾跟随采煤机自动开启和关闭，大幅地提升了防尘装备的自动化程度，与采煤机二次负压喷雾降尘技术相配合，能在滚筒处形成“立体”式的控尘水幕，降尘效率可达到70%~80%左右。采煤机含尘气流控制技术则是利用布置在采煤机上风滚筒处及采煤机机身上的多组高压顺风引射喷雾将上风滚筒处垮落冲击形成的高浓度含尘气流引导紧靠煤壁运动，从而避免粉尘扩散至人行道一侧，在产尘强度一般的综采工作面该项技术的降尘效率也可达到80%左右，但对于高产尘强度煤矿，喷雾并不能完全地阻挡含尘气流向工作面人行道一侧扩散，降尘效率仅为60%~70%左右，且沿煤壁一侧运移的高浓度粉尘也不能得到有效地治理，最终仍会进入采煤机下风流区域，进而给降柱移架及放顶煤操作人员的环境造成严重的污染。综采面负压诱导除尘技术的本质是利用压气喷雾在采煤机下风流区域形成全断面喷雾来沉降割煤过程中产生的粉尘，属于补充降尘措施的一种，效率可达到60%左右，使用的压气喷雾虽然可以在一定程度上减少喷雾水量，但仍会造成工作面的水雾弥漫，进而影响到采煤机下风区域的作业环境。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中针对采煤机逆风割煤产尘降尘效率低的问题，提供一种综采工作面采煤机逆风割煤产尘综合治理方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种综采工作面采煤机逆风割煤产尘综合治理方法，遵循“先抑、后控、再降（除）”的粉尘治理思路，分四个层次对高产尘强度煤矿综采工作面采煤机逆风割煤时粉尘污染问题进行综合的治理。

包含以下步骤，

步骤一、利用第一喷雾装置，快速湿润采煤机前后滚筒及其附近垮落的破碎煤体，有效增加破碎煤体表面水分含量，能够从源头抑制粉尘的产生和飞扬。

步骤二、利用挡尘帘、第二喷雾装置和第三喷雾装置，引导已经飞扬起来的粉尘翻越采煤机摇臂并沿煤壁一侧向下运移，挡尘帘与上风侧摇臂可在采煤机上风侧摇臂根部与溜槽挡煤板之间形成一个半密闭的空间，能将垮落冲击产生的粉尘聚积；第二喷雾装置可强行改变气流到达采煤机时的流向，能引导含尘气流翻越摇臂，从而迫使聚积的粉尘沿煤壁一侧向下运移；第三喷雾装置可在采煤机机身区域进一步引射含尘气流沿煤壁一侧运移，能在挡阻粉尘向人行道一侧扩散的同时对其进行沉降。

步骤三、利用第四喷雾装置，集中净化被引导至煤壁一侧运移的高浓度含尘气流，减少粉尘的逃逸，能够高效集中抽吸净化沿煤壁一侧运移的高浓度含尘气流，配合第五喷雾装置，有效减少粉尘向下风侧逃逸。

步骤四、利用第六喷雾装置，形成一道雾流屏障，对逃逸出来的粉尘进行沉降。

作为优选，在步骤一中，所述第一喷雾装置布置于采煤机支架的顶部。所述第一喷雾装置，借助一种矿用采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统，实现自动开启和关闭。一种矿用采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统是一项现有技术，可参见专利号cn206290258u的专利文件，在此不再赘述。

作为优选，在步骤二中，采煤机行走部端头有延伸出来的一段刚性悬臂梁，所述第二喷雾装置均匀地布置于所述刚性悬臂梁上，所述挡尘帘悬挂在所述刚性悬臂梁下方，所述第三喷雾装置均匀布置于采煤机行走部机面靠近人行道的一侧。这种布置方法的作用是：第二喷雾装置和第三喷雾装置既能正常工作，又能免于被煤块砸烂。

作为优选，在步骤三中，所述第四喷雾装置布置在采煤机机面上，利用高压喷雾在空腔内形成负压，抽吸并净化高浓度含尘气流。所述第五喷雾装置安装在采煤机下风侧滚筒摇臂根部位置，在湿润下风侧滚筒的同时进一步净化含尘气流。

作为优选，在步骤四中，所述第六喷雾装置布置于采煤机支架的顶部位置。借助一种矿用采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统，所述第六喷雾装置实现自动开启和关闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所采用的高产尘煤矿粉尘治理方法，遵循“先抑、后控、再降（除）”的粉尘治理思路，在综采工作面采煤机逆风割煤时，能大幅降低采煤机中部司机处及机身下风侧的粉尘浓度。现有的煤矿粉尘处理技术，控降尘措施比较单一，本发明所述的降尘方法能与采煤机良好配套，采用了多层级的控降尘措施，降尘效率得到了大幅提高。

附图说明：

图1为本发明的工作原理示意图。

图中标记：1-第一喷雾装置，2-挡尘帘,3-第二喷雾装置,4-第三喷雾装置,5-第四喷雾装置,6-第五喷雾装置,7-第六喷雾装置,8-采煤机，9-煤体，10-采煤机摇臂，11-采煤机支架，12-刚性悬臂梁。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1、图2所示，图1为采煤机8开采煤体9时的主视图，图2为俯视图。第一喷雾装置1布置于采煤机支架11的顶部，第二喷雾装置3均匀地布置于刚性悬臂梁12上，挡尘帘2则悬挂在刚性悬臂梁12下方，第三喷雾装置4均匀布置于采煤机行走部机面靠近人行道的一侧。挡尘帘2与上风侧采煤机摇臂10可在采煤机端部形成一个半密闭的空间，能将垮落冲击产生的粉尘聚积。第四喷雾装置5布置在采煤机机面靠近煤壁一侧位置，第五喷雾装置6安装在采煤机下风侧滚筒摇臂根部位置，第六喷雾装置7布置于采煤机支架11顶部位置。

本发明所指的粉尘治理方法是：遵循“先抑、后控、再降（除）”的粉尘治理思路，分四个步骤对综采工作面采煤机逆风割煤时的粉尘污染问题进行综合的治理。如图1所示，气流由a向流经采煤机8，首先利用第一喷雾装置1快速湿润采煤机前后滚筒及其附近垮落的破碎煤体，尽可能地从源头抑制粉尘的产生和飞扬；第一喷雾装置抑1选用抗风能力强的喷嘴，能够实现对采煤机前后滚筒及其附近溜槽上破碎煤体的快速湿润，不会产生大量的水雾给司机的视线造成影响，且还可借助采煤机尘源跟踪喷雾控降尘系统来实现自动开启和关闭。

再利用挡尘帘2、第二喷雾装置3引导已经飞扬起来的粉尘翻越采煤机摇臂10并沿煤壁一侧向下运移，避免其向人行道一侧扩散；第三喷雾装置4均匀布置于采煤机行走部机面靠近人行道的一侧。挡尘帘2与上风侧采煤机摇臂10可在采煤机端部形成一个半密闭的空间，能将垮落冲击产生的粉尘聚积；第二喷雾装置3可强行改变风流到达采煤机时的流向，迫使聚积的粉尘翻越摇臂沿煤壁一侧向下运移；第三喷雾装置4可在采煤机机身区域进一步引射含尘气流沿煤壁一侧运移，挡阻粉尘向人行道一侧扩散的同时对其进行沉降。

再利用第四喷雾装置5和第五喷雾装置6集中高效净化被引导至煤壁一侧运移的高浓度含尘气流，最大的限度地减少粉尘的逃逸。

最后再利用第六喷雾装置7形成一道雾屏，对逃逸出粉尘进行沉降，降低采煤机下风区域粉尘的污染，最终实现采煤机逆风割煤过程粉尘危害的有效治理。