1、第六章第六章 采煤工作面综合防采煤工作面综合防尘技术尘技术 主讲教师：王洪粱主讲教师：王洪粱 黑龙江科技学院黑龙江科技学院 2012.5 1 6.1 采煤工作面粉尘的产生采煤工作面粉尘的产生 6 6采煤工作面综合采煤工作面综合防尘技术防尘技术 6 6.1 1采煤工作面粉采煤工作面粉尘的产生尘的产生 6 6.2 2煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6.3 3采空区灌水防采空区灌水防尘尘 6 6.4 4炮采工作面综炮采工作面综合防尘合防尘 6 6.5 5机采工作面综机采工作面综合防尘合防尘 采煤工作面是煤矿井下作业人员和电器机械设备高度集采煤工作面是煤矿井下作业人员和电器机械设备高度集中的工作场所，也
2、是连续产尘强度较大的作业场所。采煤的中的工作场所，也是连续产尘强度较大的作业场所。采煤的各项工序都会产生大量煤尘和岩尘，特别是在机械截割、运各项工序都会产生大量煤尘和岩尘，特别是在机械截割、运输。机械转载震动、工作面支护等多工序平行作业时产生的输。机械转载震动、工作面支护等多工序平行作业时产生的粉尘量更大。粉尘量更大。一、炮采工作面产尘及粉尘分布一、炮采工作面产尘及粉尘分布 炮采工作面主要产尘工序是打眼和炸药爆破落煤工序，炮采工作面主要产尘工序是打眼和炸药爆破落煤工序，产尘量占整个采煤工作面正规循环过程总产尘量的产尘量占整个采煤工作面正规循环过程总产尘量的60607575。爆破瞬间粉尘浓度较打
3、眼工序常高达几十甚至几百倍，。爆破瞬间粉尘浓度较打眼工序常高达几十甚至几百倍，但在爆破作业时工作面无人工作，爆破后一段时间间隔内粉但在爆破作业时工作面无人工作，爆破后一段时间间隔内粉尘对人也无直接危害。对人体有直接危害的是打眼和运煤工尘对人也无直接危害。对人体有直接危害的是打眼和运煤工序，特别是煤电钻干打眼、用锹攉煤，不但产尘量大，而且序，特别是煤电钻干打眼、用锹攉煤，不但产尘量大，而且飞扬粉尘量也较大。飞扬粉尘量也较大。2 6.1 采煤工作面粉尘的产生采煤工作面粉尘的产生 6 6采煤工作面综合采煤工作面综合防尘技术防尘技术 6 6.1 1采煤工作面粉采煤工作面粉尘的产生尘的产生 6 6.2
4、2煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6.3 3采空区灌水防采空区灌水防尘尘 6 6.4 4炮采工作面综炮采工作面综合防尘合防尘 6 6.5 5机采工作面综机采工作面综合防尘合防尘 3 6.1 采煤工作面粉尘的产生采煤工作面粉尘的产生 二、机采工作面产尘及粉尘分布二、机采工作面产尘及粉尘分布 一般说来，普采工作面粉尘浓度高于炮采工作面几倍至一般说来，普采工作面粉尘浓度高于炮采工作面几倍至十几倍，而综采又高于普采工作面几倍至几十倍。阜新矿务十几倍，而综采又高于普采工作面几倍至几十倍。阜新矿务局综采面的粉尘浓度达局综采面的粉尘浓度达2 0002 0002 500 mg2 500 mgm m3 3，阳泉矿
5、务局，阳泉矿务局综采工作面的粉尘浓度最高达综采工作面的粉尘浓度最高达8888 mg8888 mgm m3 3。造成如此高的。造成如此高的粉尘浓度的主要原因是进风流的污染、采煤机的切割和装载、粉尘浓度的主要原因是进风流的污染、采煤机的切割和装载、周期性移架、运输机的载运和转载以工作面片帮和顶板冒落周期性移架、运输机的载运和转载以工作面片帮和顶板冒落等，其中，采煤机作业等，其中，采煤机作业(包括割煤和清底包括割煤和清底)是最主要的尘源。是最主要的尘源。工作面移架尽管发生在一个短时间内，但由于移架是随采煤工作面移架尽管发生在一个短时间内，但由于移架是随采煤机的推进而周期性地进行，故其产尘量居第二。机
6、的推进而周期性地进行，故其产尘量居第二。6 6采煤工作面综合采煤工作面综合防尘技术防尘技术 6 6.1 1采煤工作面粉采煤工作面粉尘的产生尘的产生 6 6.2 2煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6.3 3采空区灌水防采空区灌水防尘尘 6 6.4 4炮采工作面综炮采工作面综合防尘合防尘 6 6.5 5机采工作面综机采工作面综合防尘合防尘 4 6.1 采煤工作面粉尘的产生采煤工作面粉尘的产生 1 1采煤机作业产尘及工作面煤尘浓度分布采煤机作业产尘及工作面煤尘浓度分布 采煤机的割煤过程即产尘过程。产尘来源于：采煤机的割煤过程即产尘过程。产尘来源于：截煤时，截齿刀尖前的煤被压实而成压固核，当接触应力增截
7、煤时，截齿刀尖前的煤被压实而成压固核，当接触应力增加到极限值时，压固核被压碎产生煤尘。加到极限值时，压固核被压碎产生煤尘。大块煤采落后，紧跟在后面的截齿切割厚度减小，增加了产大块煤采落后，紧跟在后面的截齿切割厚度减小，增加了产尘量；尘量；被割下和被滚筒抛出的煤，在弹性恢复时沿裂缝继续分离成被割下和被滚筒抛出的煤，在弹性恢复时沿裂缝继续分离成更小煤块，同时产生煤尘。更小煤块，同时产生煤尘。截齿磨钝后，各刃面变成了弧面，与煤碾压和摩擦产生粉尘。截齿磨钝后，各刃面变成了弧面，与煤碾压和摩擦产生粉尘。截齿对煤体的冲击、割下来的煤互相碰撞及滚筒螺旋叶片装截齿对煤体的冲击、割下来的煤互相碰撞及滚筒螺旋叶片
8、装煤时的二次破碎产生煤尘。煤时的二次破碎产生煤尘。6 6采煤工作面综合采煤工作面综合防尘技术防尘技术 6 6.1 1采煤工作面粉采煤工作面粉尘的产生尘的产生 6 6.2 2煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6.3 3采空区灌水防采空区灌水防尘尘 6 6.4 4炮采工作面综炮采工作面综合防尘合防尘 6 6.5 5机采工作面综机采工作面综合防尘合防尘 5 6.2 煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6采煤工作面综合采煤工作面综合防尘技术防尘技术 6 6.1 1采煤工作面粉采煤工作面粉尘的产生尘的产生 6 6.2 2煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6.3 3采空区灌水防采空区灌水防尘尘 6 6.4 4炮采工作面
9、综炮采工作面综合防尘合防尘 6 6.5 5机采工作面综机采工作面综合防尘合防尘 6 6.2 煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6采煤工作面综合采煤工作面综合防尘技术防尘技术 6 6.1 1采煤工作面粉采煤工作面粉尘的产生尘的产生 6 6.2 2煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6.3 3采空区灌水防采空区灌水防尘尘 6 6.4 4炮采工作面综炮采工作面综合防尘合防尘 6 6.5 5机采工作面综机采工作面综合防尘合防尘 7 2 2移架产尘及工作面煤尘浓度分布移架产尘及工作面煤尘浓度分布 液压支架的支护作业是工作面尘源之一。由移液压支架的支护作业是工作面尘源之一。由移架所产生的呼吸性粉尘约为采煤机司机处粉
10、尘的架所产生的呼吸性粉尘约为采煤机司机处粉尘的3131。移架产尘量的大小受多种因素的影响，但。移架产尘量的大小受多种因素的影响，但最主要的是直接顶板的条件。移架产尘量的多少最主要的是直接顶板的条件。移架产尘量的多少与顶板强度成反比，与工作面所在盘区的上覆顶与顶板强度成反比，与工作面所在盘区的上覆顶板岩层厚度成正比。板岩层厚度成正比。6.2 煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6采煤工作面综合采煤工作面综合防尘技术防尘技术 6 6.1 1采煤工作面粉采煤工作面粉尘的产生尘的产生 6 6.2 2煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6.3 3采空区灌水防采空区灌水防尘尘 6 6.4 4炮采工作面综炮采工作面综合
11、防尘合防尘 6 6.5 5机采工作面综机采工作面综合防尘合防尘 8 6.2 煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6采煤工作面综合采煤工作面综合防尘技术防尘技术 6 6.1 1采煤工作面粉采煤工作面粉尘的产生尘的产生 6 6.2 2煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6.3 3采空区灌水防采空区灌水防尘尘 6 6.4 4炮采工作面综炮采工作面综合防尘合防尘 6 6.5 5机采工作面综机采工作面综合防尘合防尘 9 三、三、煤层注水防尘煤层注水防尘 1 1、煤层注水的实质煤层注水的实质 在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压 力水，使其渗入煤体内部，增加
12、煤的水分，从而减少煤层开力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开 采过程煤尘的产尘量。采过程煤尘的产尘量。大裂隙或孔隙中水的运动主要靠注水压力，而细小孔隙大裂隙或孔隙中水的运动主要靠注水压力，而细小孔隙 中水的运动主要靠毛细管作用。是回采工作面最有效的防尘中水的运动主要靠毛细管作用。是回采工作面最有效的防尘 措施。措施。6.2 煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6采煤工作面综合采煤工作面综合防尘技术防尘技术 6 6.1 1采煤工作面粉采煤工作面粉尘的产生尘的产生 6 6.2 2煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6.3 3采空区灌水防采空区灌水防尘尘 6 6.4 4炮采工作面综炮采工作面综合
13、防尘合防尘 6 6.5 5机采工作面综机采工作面综合防尘合防尘 10 2 2、煤层注水的作用煤层注水的作用 增加煤的水份和尘粒间的粘着力；增加煤的水份和尘粒间的粘着力；煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除尘源；消除尘源；水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预
14、防了浮尘的产生；尘的飞扬，预防了浮尘的产生；水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。形，因而减少了煤尘的产生量。改变煤层的应力分布，有利于防止煤与瓦斯突出。改变煤层的应力分布，有利于防止煤与瓦斯突出。6.2 煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6采煤工作面综合采煤工作面综合防尘技术防尘技术 6 6.1 1采煤工作面粉采煤工作面粉尘的产生尘的产生 6 6.2 2煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6.3 3采空区灌水防采空
15、区灌水防尘尘 6 6.4 4炮采工作面综炮采工作面综合防尘合防尘 6 6.5 5机采工作面综机采工作面综合防尘合防尘 11 3 3、水在煤层中的渗透水在煤层中的渗透 水在煤层中的渗透是十分复杂的，由于煤体中孔、裂隙水在煤层中的渗透是十分复杂的，由于煤体中孔、裂隙 分布和构成状况的极不均匀性，对水的渗透、流动存在方向分布和构成状况的极不均匀性，对水的渗透、流动存在方向 异性。根据钻孔钻进方向与煤层的相对关系，有三种渗透形异性。根据钻孔钻进方向与煤层的相对关系，有三种渗透形 式：与煤层平面平行、平面放射、球形放射。式：与煤层平面平行、平面放射、球形放射。6.2 煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6采煤
16、工作面综合采煤工作面综合防尘技术防尘技术 6 6.1 1采煤工作面粉采煤工作面粉尘的产生尘的产生 6 6.2 2煤层注水防尘煤层注水防尘 6 6.3 3采空区灌水防采空区灌水防尘尘 6 6.4 4炮采工作面综炮采工作面综合防尘合防尘 6 6.5 5机采工作面综机采工作面综合防尘合防尘 12 煤层注水中，常用透水性系数（煤层注水中，常用透水性系数（K K）这一概念来表达）这一概念来表达 水在煤层内在某一压力梯度下的通过能力。水在煤层内在某一压力梯度下的通过能力。K K越大，表示越大，表示 煤层透水性越强，煤层容易被湿润。煤层透水性越强，煤层容易被湿润。透水性系数透水性系数K K的计算公式的计算公式：式中，式中，m m注水后单位体积煤量所吸收的水量，注水后单位体积煤量所吸收的水量，m3;m3;T T-注水总时间，注水总时间，s s；水的动力粘性系数，水的动力粘性系数，Pas;Pas;P P钻孔内的水压力，钻孔内的水压力，Pa;rPa;r-煤层湿润半径，煤层湿润半径，m;m;PwPw-煤层注水位置的瓦斯压力，煤层注水位置的瓦斯压力，Pa r0Pa r0钻孔半径钻孔半径m m；6.2 煤层注水
