我国煤炭生产深受煤尘与瓦斯事故的危害，采掘工作面一旦发生瓦斯事故，煤尘参与其中会造成事故的进一步扩大。平煤集团四矿经过多年的探索，虽然有多种煤尘防治手段应用在生产中，但基本上都是从点、线上防治，均未实现防治技术的高效自动化。随着机械化程度的不断提高，单产水平的突飞猛进，原有的防治技术与措施已不能满足生产的需要。平煤集团四矿经与煤炭科学研究总院重庆研究院等科研院所开展合作与攻关，对采掘工作面的粉尘防治装备进行了更新改造，取得了较好效果。

　　1矿井概况平煤集团四矿是国有大型煤矿之一，主采丁组、戊组、己组煤层，其中丁组、己组煤层具有突出危险性，己组煤层煤尘爆炸指数为29.65%~30.5%具有较强的爆炸性。近年来，由于矿井改扩建，各种大功率设备相继投入使用，采掘工作面配风量大幅提高（采煤工作面配风量一般在1 300~1600m3min掘进工作面均采用2X15kW以上对旋式风机，风量400m3 /Un以上），使采掘工作面产尘强度逐渐增大。虽然工作面采用了喷雾降尘、煤层浅孔注水、拦巷喷雾等措施，但降尘效果较差，综采、综掘工作面粉尘浓度最高时分别达860mg/m3和650mg/m3以上，作业场所空气污染严重。据统计，2000年以来，职工年体检查出的矽肺病较1998年以前每年增加0.3个百分点。为此，该矿提出了科技创新、综合防护的治理方针，先后在综采、综掘工作面实施采煤机高压喷雾降尘、综采工作面随机自动联喷、煤层深孔动压注水，以及综掘机外喷雾降尘改造、湿式振弦风机除尘、大巷自动定时喷雾等技术措施。

　　2综采工作面综合除尘技术装备2.1CPC-40采煤机高压喷雾降尘装置2.1.1降尘原理该装置是利用设在采面风巷的高压水泵，将矿井静压水加压后形成高压水，经高压管路进入安装在采煤机上的引射器高压喷嘴，其喷出的高速水雾流以一定角度高速引射到采煤机滚筒上，形成阻碍尘源向采煤空间扩散的高压汽雾屏障。高压喷雾具有引射风量大、雾粒细、速度快、射程远、水量较小、覆盖面积大、水雾附着力强及喷嘴不易堵塞等显著优点。同时，高速水雾流对风流的引射、扰动作用可驱散截割头附近的瓦斯，防止瓦斯积聚，提高割煤时的安全性。

　　2.1.2系统组成及特点供水系统。CPC一泵指BRW80/15型清水泵，主要技术参数如下：现任平煤集团四矿总工程师。

　　公称流量80L/min；公称压力15MPa；配套电动机型号YBK200L一箱指RX―640型乳化液箱，主要技术参数如下：有效容积640L；适用进水压力<6MPa外型尺寸采煤机高压喷雾引射降尘器。采煤机高压喷射器用M24螺栓固定在采煤机两端，见。

　　降尘器护板焊接在采煤机上前、后摇臂附近，不影响采煤机的正常操作；共水管路采用高压胶管，敷设在工作面电缆夹内直至采煤机。

　　2.2KZP-ZC综采随机自动联喷除尘系统2.2.1工作原理该系统利用安装在采煤机上的信号发射器，当采煤机移动到某一位置时，向安装在综采支架上的光控传感器发射信号，综采支架上设置喷雾点控制器、传感器和电磁阀，整个综采面可设置多个喷雾点。光控传感器接到信号后将其送入控制器进行处理，之后由控制器把处理后的信号发送到通讯总线，通知所有的控制器当前采煤机的具体位置，其余控制器接收到信息后，根据预先的设定判断是否进行喷雾。

　　2.2.2系统安装系统安装时，电源线、通信线应与1根铁丝一起穿入包塑金属软管内，以起到防护作用，铁丝两端固定在架子上起抗拉作用，见。传感器电路连接方法见。

　　2.2.3系统设置系统安装时应首先对控制器进行编号，随机联动机号与控制器编号必须保持一致，1台控制器可控制1个或多个自动喷雾。系统在工作前，应设置控制器的工作模式、延时时间。当系统通电后装置会自动进行自检，一切正常后数码显示管熄灭，进入工作状态。

　　2.3煤层深孔动压注水技术采掘工作面空气中的粉尘主要由原生煤尘和次生煤尘组成，原生煤尘是煤体中存在的具有飞扬能力的煤尘，其随煤体的破碎程度而增加。根据测量，煤体自然水分小于2%时，机械破煤时的产尘量占工作面煤尘总量的70%以上，煤炭运输、设备振动产生的粉尘仅占30%左右。因此，大幅度提高煤层含水量，减少原生煤尘产生量，增加煤的可塑性，是非常有效的除尘方法。

　　2.3.1钻孔布置方式与注水系统钻孔的布置方式根据采煤方法、工作面长度、煤层的透水性及注水的具体条件加以选用。对走向长壁式回采方法，采用在运输巷或回风巷平行于工作面打顺层钻孔，见。

　　2.3.2钻孔参数钻孔深度：单向钻孔注水时，孔深一般为采面倾斜长度的1/2~2/3，最小50m；钻孔角度及开孔高度：钻孔平行工作面沿煤层倾斜方向布置，开孔高度为距工作面回风巷底板1~ 2.3.3注水钻孔封孔工艺技术及装备材料，水泥稠浆的水灰比为1：0.4其密度约为2t/m3，封孔深度大于10m.封孔工艺流程见。

　　2.3.4注水参数计算B――钻孔间距，取5m；H――煤层厚度，取2.0m；p――煤的密度，取1.tm3；q――吨煤注水量，取0.02m3fcK――注水系数，取1.2.根据国内外经验及平顶山矿区煤层透水性差的特点，采取小流量长时间间隔注水方法。单孔注水流量V=0. 6m3/，通过分流器控制每个钻孔的流量，使各注水钻孔的注水量基本相等。

　　为了提高煤层注水的湿润效果，采用常压带动压间歇注水。所取注水压力应满足下式：Pi――上覆岩层平均密度，2.4m3/L矿用BFZ―10/1.2型注浆泵压力最大达20MPa能够满足单向长钻孔动压注水的需要。

　　采用间歇注水法，每天注水16h，则注水天数为3综掘工作面综合除尘技术装备3.1综掘机外喷雾降尘改造1）综掘机外喷雾安装。将矿井静压水进行过滤处理，防止杂物堵塞喷嘴。过滤后的静压水通过Y13mm高压钢编胶管连接到喷雾降尘装置的组合喷嘴上。4个高压喷嘴分四角布置在半圆形喷嘴座上，喷嘴座用M20X 150mm螺栓固定在综掘机摇臂上，见。

　　2）主要技术参数。喷雾水喷雾压力大于等于3MPa；喷雾流量为30~40L/nin；喷嘴技术要求，见表1.表1喷嘴技术参数雾化角/（）喷雾压力/MPa喷雾流量/（L有效射程/m 3.2KCS―225ZL湿式振弦除尘风机3.2.1工作原理综掘机割煤时产生的粉尘经风机动力吸入除尘器，在风流通过振弦过滤板时，安装在来流方向上的喷雾头向振弦过滤板上喷雾，附有水幕的纤维能使粉尘湿润增重或滞留。同时，通过的含尘气体使纤维在气流冲击作用下产生振动，提高了对微细粉尘的捕获率，经过振弦过滤板的含尘气体变成含有水雾湿润粉尘粒子的粉尘团混合物，部分尘粒或尘团被捕获并因水幕的加厚或其自重随水流下降，其余粉尘及微粒经水幕碰撞变成湿润的粉尘，进入脱水装置进行分离，污水从排污口排出，净化后的空气从排风口排出。

　　3.2.2技术特征该湿式振弦除尘风机具有较高的除尘效率，工作阻力为1200Pa；可处理风量225m3Znin；喷雾水压力大于0.3MPa适用于粉尘浓度在2400mgm3以下的各类粉尘治理。

　　3.2.3配套安装该风机在综掘工作面可安装在掘进机后转载胶带机架上，进气口接抽出式负压骨架风筒至工作面，吸风口距工作面1.5m处，见。

　　4大巷定时自动喷雾降尘水幕4.1组成与工作原理定时自动喷雾降尘水幕系统主要由控制箱、防爆电磁阀、光控传感器和喷嘴等组成。其原理是利用光控传感器对人体散发的热量起传感作用，当人员经过传感器时，传感器对人体散发的热量产生感应，其内阻发生变化，产生一个弱电流，其经主控箱内的控制电路选频放大，带动继电器动作，从而推动执行元件一-防爆电磁阀打开或关闭，实现洒水或不洒水状态的转换。

　　4.2技术特征定时自动喷雾降尘水幕系统能按24h制式定时刻任意设定16组打开和关闭喷雾的时间，行人通过喷雾或即将喷雾的巷道时，能自动停止或延时喷雾，从而实现无人情况下巷道内自动喷雾降尘的功能。其主要技术参数如下：4.3配套安装光控定时自动喷雾降尘水幕安装在主要进风大巷内，见。

　　控制箱安装在喷雾装置上风侧1m左右的巷道里或悬挂在巷道帮上，传感器分别安装在喷雾装置上、下风侧5 ~6m的巷道帮上，并与巷道壁成30°角，与巷道底板水平，距巷道底板1.3~1.5m. 5综合防尘效果分析表2综掘工作面防尘效果考察表测试地点可呼吸性粉尘总粉尘改进前/（mg/m3）改进后/（mg/m3）降尘率/%改进前/mg/m3）改进后/（mg/m3）降尘率/%采煤机割煤处29648斜3605968米煤机下风流10m20840.表3综采工作面防尘效果考察表测试地点可呼吸性粉尘总粉尘改进前/（mg/m3）改进后/（mg/m3）降尘率/%改进前/（mg/m3）改进后/（mg/m3）降尘率/%距工作面1.5m处19648752606077距工作面5平煤四矿综采、综掘工作面采取综合防尘措施后，为准确考察综合防尘系统的降尘效果，由专职测尘员使用AKFC―92A型测尘仪对采掘工作面进行了连续多班次的煤尘测定，其结果见表2―3. 2.2设计气路及反吹系统2种柱材料充填的色谱柱在气相色谱仪的氢焰检测器上分析检测自然发火的指标气体C2H4，C2H6和C2H2等碳氢化合物。这种结构使气相色谱仪开机后能很快地进入工作状态。

　　温度范围和C2H相似，可以不把其作为指标气体加以分析。这样在2~3min内可完成对C2H4，C2H6，C2H2的分析。然后通过六通阀将C3H8反吹掉避免影响下一个气样的分析。

　　2.3选配新型红外线气体分析仪选配的新型检测器属于不分光型红外分析仪，由红光源、调制器、充气滤波气室（或者光学滤波器）、测量气室和探测器组成。一般的NDIR只能分析一种气体该检测器采用3对滤波室，在每对滤波室内充装一种待测组分，使之轮流地通过红外光束；将滤波室全部安装在一个旋转台上，让每对滤波室在光束中停留一段时间（约15min）再切换到另一对滤波室（约3min）这样就可以测量⑴，⑴2，CH4.使用滤光片切换不同的光路而勿需切换气室，可以将不同组分的测量间隔时间缩短到20s以内。

　　2.4采集控制电路红外线气体分析仪和气相色谱仪数据的采集控制电路，采用PCI8360I数据采集卡，该接口卡使用8254可编程计数/定时器芯片完成对外部脉冲信号的各种处理，实现实时采集分析仪放大器输出电压信号。将接口卡数据收集频率设置为分析气样中最窄峰从峰开始到峰结束的范围内，最少产生25个数据点的采样率，以便能较好地代表色谱及提供积分数据处理。

　　开关量输出接口卡选用PCI―8407光隔离开关量输出接口卡，完成抽气泵启动、起始数据采集控制等工作。同时，系统控制程序实现自动对设置采集参数时所选定的采集点的气体进行循环检测。

　　2.5数据分析处理软件系统检测出峰后，自动通过软件积分方法，检测峰高和确定峰的基线。按照标定标准样品峰响应和进样体积，计算组分校正曲线中每个待测峰的浓度。

　　数据采集处理完成后，根据采集名称或自定义符号单元存入系统数据库中，使用者可以根据需要点击相应按钮来选择不同的查看方式，以获得所需要的列表或图形显示历史记录，也可以同时选择关联数据项进行对比分析。系统还设置气体浓度报警条件，当出现检测浓度超过报警条件时，系统则会在该通道的对应列中标出相应的警示符号。

　　3应用效果红外线气体分析仪和气相色谱仪结合在一起运行后，各项分析处理和控制显示单元运行正常，系统分析重复性校正由原来的1d/次提高为15d/次，开机稳定时间由原来的2h降为20min左右，单路气样分析时间由原来的15min降为4min左右，常规CH4，C0，2，C2的分析可24h连续监测。实践证明，红外线气体分析仪与气相色谱仪的结合应用，可以实现束管系统快速、稳定、连续的气体分析，对提高系统的自动化水平，保障其连续分析精度，早期发现矿井自然发火隐患，以及隐患地点大量数据分析等方面都有显著的效果，具有较好的推广价值。

　　（责任编辑：卫蓉）（上接第54页）6结论采掘工作面采用综合配套装备实施降尘后，从表2、表3可以看出工作面破煤点及其回风流的粉尘浓度大幅度下降。

　　采取煤层深孔注水后，煤层原始水分由1.5%增加到3.6%，平均水分增量为2.1%.注水后工作面温度、瓦斯涌出量明显下降。

　　定时自动喷雾降尘水幕系统的使用，使主要进风巷道基本没有浮游煤尘和积水，减少了人工洒水的工作量，提高了工作效率。

　　采掘工作面的粉尘需要采取多种手段进行综合防治，尤其是水管静压达不到要求者，井下二次加压就显得尤为重要。