抑尘剂除尘系统在高河能源的应用

田潞飞

(潞安集团 高河能源有限公司，山西 长治 047100)

煤矿粉尘是煤矿生产过程中所产生的各种矿物细微颗粒的总称。煤尘的危害极大，它不仅污染作业环境，影响矿工的身体健康，煤尘爆炸还会造成重大人身伤亡事故。煤矿掘进面粉尘治理的过程中，传统的除尘方法(如除尘器设备降尘法、喷雾降尘法、防护法等)存在诸多问题，适用性相对较差，降尘效果不甚理想，而且降低了生产的安全性，影响了生产进程。为打破当前除尘现状，为煤矿生产营造良好的、安全的工作环境，高河能源公司引进了抑尘剂除尘系统。

1 抑尘剂除尘系统

1.1 系统组成

试验采用尘克矿用除尘系统(发泡型) 产生的抑尘剂，该系统引进南非最新矿用除尘技术,主要由发泡主机(CR-3-1)、泡沫分配器(CR-3-2)、泡沫喷头及支架(CR-3-3)四部分组成(见图1)，具有独立喷雾发泡系统,能有效覆盖抑制尘源，适用于煤矿综掘工作面等粉尘危害极大的作业环境。

1.2 系统抑尘机理

水的表面张力较高，粉尘不易被水迅速有效地湿润，因而降尘效果不佳，而在水中添加抑尘剂后，抑尘剂溶液大大增加了水溶液对粉尘的浸润性，粉尘粒子原有的固-气界面被固-液界面所代替，使液体对粉尘的浸润程度大大提高，从而提高降尘效率。

抑尘剂除尘系统利用除尘水管和压风管路，通过专用的泡沫发生装置，在水中加入一定比例的抑尘剂(发泡型)，引入风压，产生高倍数泡沫，产生的泡沫通过支架组件的喷头喷洒至尘源，泡沫通过良好的覆盖、湿润、黏附等方式作用于粉尘，有效降低采掘面的粉尘浓度，改善工作环境，提高工作面迎头能见度，确保安全生产。

图1 抑尘系统装置

1.3 系统特点

1) 泡沫可以完全覆盖尘源，从根本上解决粉尘沉降与扩散；

2) 泡沫较液体表面积大幅度增大，增加与粉尘的碰撞几率；

3) 泡沫具有很好的润湿性和粘附性，粉尘被吸附的概率和速度提高数百倍；

4) 避免水雾除尘耗水量大而引起的综掘机沉陷，提高工作效率；

5) 除尘效率提高，大力改善掘进机司机的视野，消除由此带来的安全隐患，并提高生产效率；

6) 喷嘴的大开口设计能克服水中杂质和煤渣的堵塞，保证系统的正常运行。

2 抑尘剂试验情况

2.1 工作面基本情况

试验地点为E1306上分层胶带巷掘进工作面，煤层平均厚度为7.35 m，倾角为0～3°，以亮煤为主，具玻璃光泽、污手、性脆、阶梯状断口、割理较发育等特点；做含气试验，多处见粒状气泡，持续时间较短；距煤层底板1.3 m有0.25 m厚的夹矸，夹矸为泥岩。

巷道设计长度1 196 m，掘宽5 100 mm，掘高3 600 mm，抑尘剂试验时掘进至800 m；采用EBZ-160掘进机掘进，掘进排距1 m，每班掘进3排；双路风筒供风(主风筒双级、副风筒单级)，工作面供风量1 400 m3/min；该面煤质偏干，破碎程度高，产尘量大，且掘进期间现有喷雾容易堵塞，迎头作业区域粉尘大，治理困难，实测总尘浓度达1 741 mg/m3，见表1。

2.2 抑尘剂试验

将发泡主机安装在E1306上分层胶带巷掘进工作面综掘机司机侧掘进机箱体上部，将综掘机自带喷头支架更换为CR-3-3专用发泡喷头支架，使喷嘴成圆弧形分布，完全覆盖尘源；连接配套高压软管，风水压力调整稳定，正常发泡后进行试验。试验初期因工作面配风量大、压风管路风压小，掘进机喷雾不能到达截齿部位，未达到预期效果。对试验过程出现的问题进行改进后，于2019年7月25日在掘进机司机位、二运位进行了测尘，测试结果见表1。

表1 2019年7月25日测试数据

从测试数据可以看出，当添加抑尘剂并打开喷雾时与只打开喷雾未添加抑尘剂相比，司机位呼尘和总尘分别降低了92.2%和83.3%；二运位置处呼尘和总尘分别降低了84.3%和80.9%，抑尘效果明显。

3 使用抑尘剂除尘系统的优化

1) 原掘进机外喷雾的改进。原喷雾装置是设备自带外喷雾装置，喷雾以雾化为主，不适应抑尘剂喷洒使用，需对外喷雾进行改造；同时实施风水联动，效果更佳，出水口大、射程远，能保证水源覆盖到截齿部位。

2) 工作面风量影响。E1306胶带巷掘进工作面采用双路风筒，分别为主风筒双级供风(面向迎头左路风筒，接至迎头5 m范围)，副风筒单级供风(面向迎头右路风筒，接至迎头15 m范围)，优点是掘进机司机位于左侧(面向迎头)，主风筒距迎头距离近、风量大，掘进产尘后煤尘顺着风流从右侧外出，司机处煤尘小；缺点是掘进机外喷雾喷出的抑尘剂泡沫无法到达截齿部位及正前方煤体。

为此，对供风风机进行了调级处理，将主风筒(迎头5 m范围的左路风筒)调整为单级、副风筒(迎头15 m范围的右路风筒)调为双级，工作面总体供风量不变，迎头风量减少；为保证效果，同时将发泡主机供风风路由D13 mm改为D32 mm，通过两项措施，降尘装置产生的抑尘剂泡沫能全面覆盖掘进机截齿部位及掘进正前方煤体，达到降尘目的。

4 结 语

粉尘的危害众所周知，而粉尘是煤炭生产过程中的必然产物，如何有效防治粉尘是当今煤矿的难题。抑尘剂除尘系统是近几年发展起来的一项有效措施，降尘效果比较理想，但与国家标准相比，还有较大距离，如何探索发现新的防尘工艺、方法，不断降低粉尘浓度，是永恒的课题。