煤矿粉尘高效防治新技术及成套装备

中煤科工集团重庆研究院有限公司10.21煤矿粉尘高效防治新技术及成套装备李德文中煤科工集团重庆研究院有限公司目录1、总体思路2、水质保障成套技术3、采煤面综合防尘技术4、掘进面综合防尘技术5、现场应用效果8、煤矿粉尘监测技术9、结论6、其他尘源点防治技术7、个体防护技术预湿润煤体控制与捕集粉尘减少接尘水质改善中煤科工集团重庆研究院有限公司一、总体思路采掘面是煤矿主要的产尘源（占85%以上），是防尘的重点；采掘面总粉尘浓度和呼吸性粉尘浓度分别高达4000mg/m3、1000mg/m3；因此，应采取综合防尘措施来实现高效降尘。中煤科工集团重庆研究院有限公司二、水质保障成套技术水质保障技术流程水质软化减小表面张力水质净化去除颗粒物去除悬浮物去除钙镁离子提高水对尘的湿润中煤科工集团重庆研究院有限公司二、水质保障成套技术原理：Ca2++2NaR→CaR2+2Na+、Mg2++2NaR→MgR2+2Na+1、井下移动式水质软化技术15mmol/L0.15mmol/L中煤科工集团重庆研究院有限公司二、水质保障成套技术项目GB50383规定防尘用水水质处理前处理后悬浮物的含量/（mg/L）≤30168.214.6颗粒物的粒径/mm≤0.3大于0.3占32.7%0.15总硬度（以碳酸钙计）/（mmol/L）≤311.60.15阳煤一矿应用效果一矿一方清水湿润剂溶液中煤科工集团重庆研究院有限公司二、水质保障成套技术阳煤一矿：煤粉在水中20天不沉降常用湿润剂5分钟全部沉降特制湿润剂9秒钟全部沉降2、湿润剂降低水的表面张力中煤科工集团重庆研究院有限公司三、采煤面综合防尘技术粉尘浓度高：3000~4000mg/m3技术措施受限：抽尘净化措施无法使用风速高：喷雾降尘效果受影响治理思路煤层注水减少产尘量含尘气流控制与高压喷雾控制粉尘扩散、及时捕集粉尘个体防护减少接尘防尘难点1、煤层注水根本上减少产尘，特别是呼吸性粉尘成孔难：软煤易塌孔、卡钻封孔难：钻孔易跑水湿润难：煤层湿润性差、孔隙率低中煤科工集团重庆研究院有限公司三、采煤面综合防尘技术“三难”煤层占60%～70%左右注水难题软煤塌孔：软煤专用钻机及钻进工艺。钻孔漏水：增加封孔深度至煤体原始应力带+跑水自动监控。湿润性差：根据矿井条件配制专用注水添加剂。孔隙率低：水力割缝+动静压交替。中煤科工集团重庆研究院有限公司三、采煤面综合防尘技术解决方案中煤科工集团重庆研究院有限公司三、采煤面综合防尘技术自动识别跑水自动监测注水参数远程监测动静压自动切换煤层注水自动监控系统2、采煤机尘源跟踪高压喷雾降尘技术中煤科工集团重庆研究院有限公司三、采煤面综合防尘技术功能：水雾立体包裹滚筒，减少产尘、控制粉尘扩散并有效捕尘喷雾压力：10~12MPa效果：总尘降尘效率85%～90%，呼尘降尘效率65%～70%中煤科工集团重庆研究院有限公司四、掘进面综合防尘技术粉尘浓度高：2000~3000mg/m3工艺配套难：工作面空间受限，控尘、除尘装备合理布置难技术措施受限：如突出工作面不能采用抽尘净化等治理思路煤层注水减少产尘量涡流风筒或附壁风筒等控制粉尘扩散抽尘净化、高压喷雾、泡沫除尘等高效捕尘个体防护减少接尘防尘难点中煤科工集团重庆研究院有限公司四、掘进面综合防尘技术应力(σ)第一段封孔器第一段封孔器出水孔第二段封孔器第二段封孔器出水孔第三段封孔器第三段封孔器出水阀前方煤体距离(m)应力集中带卸压带原始应力带依次在煤体卸压带、应力集中带、原始应力带采用不同工艺注水。注水压力：8～24MPa注水时间：15～20min水分增量：≥5%1、“三压带”分段注水防尘技术应用矿井巷道断面积/m2注水孔数/个注水压力/MPa注水时间/min降尘效率/%总粉尘呼吸性粉尘阳煤新景煤矿13.22142064.368.9永煤新桥煤矿12.62162072.377.1南桐东林煤矿9.72121562.165.6中煤科工集团重庆研究院有限公司四、掘进面综合防尘技术2、降尘技术降尘措施喷雾压力喷雾流量降尘效果总粉尘呼吸性粉尘高压喷雾8MPa30L/min88%75%低压喷雾2.6MPa40L/min62%31%高压外喷雾低压外喷雾高压外喷雾中煤科工集团重庆研究院有限公司四、掘进面综合防尘技术3、综掘面控、除尘技术抽出式风量为压入式风量75%～80%，掘进机司机处总粉尘降尘效率95%，呼吸性粉尘降尘效率90%。中煤科工集团重庆研究院有限公司四、掘进面综合防尘技术呼吸性粉尘高效除尘器型号参数KCS-180DKCS-250DKCS-350DKXCS-400DKCS-450DKCS-550D额定风量（m3/min）180250350400450550负载能力（Pa）11006807901200960870电机功率（kW）1118.5222×223037耗水量（L/min）≤25≤25≤25≤20≤28≤35总粉尘除尘效率（%）≥99≥99≥99≥99.5≥99≥99呼吸性粉尘除尘效率（%）≥96≥95≥96≥98.5≥96≥96重量（kg）7509601200250014001460中煤科工集团重庆研究院有限公司四、掘进面综合防尘技术综掘面控、除尘装置配套方式机载式单轨吊式跨皮带式机尾跟随式自移式4、泡沫降尘技术中煤科工集团重庆研究院有限公司四、掘进面综合防尘技术南桐东林矿：司机处总尘降尘效率88%呼尘降尘效率80%中煤科工集团重庆研究院有限公司四、掘进面综合防尘技术泡沫降尘剂、湿润剂检验报告对人、机、物、环无害中煤科工集团重庆研究院有限公司四、掘进面综合防尘技术5、炮掘工作面高压喷雾降尘技术降尘措施喷雾压力喷雾流量效果高压喷雾8MPa25L/min放炮后6min降低到10mg/m3以下12MPa30L/min放炮后4min降低到10mg/m3以下低压喷雾2.1MPa50L/min放炮30min后才能将降低到10mg/m3以下中煤科工集团重庆研究院有限公司四、掘进面综合防尘技术喷浆机综合防尘技术技术途径降低上料高度：减少粉尘产生，减小劳动强度控尘：全密闭，微负压（200Pa）抽尘，无粉尘外溢除尘：多原理除尘，除尘效率达到97%以上五、现场应用效果中煤科工集团重庆研究院有限公司（1）永煤新桥矿（低瓦斯）效果：总尘降低：97.5%呼尘降低：94.1%主要技术参数：注水压力：14MPa喷雾压力：12MPa耗水量：170L/min五、现场应用效果中煤科工集团重庆研究院有限公司（2）南桐东林矿（突出）主要技术参数：注水压力：12MPa喷雾压力：10MPa耗水量：220L/min效果：总尘降低：97.0%呼尘降低：89.7%重庆市煤管局煤矿综合防尘示范化矿井建设项目（2013年资助金额355万元）五、现场应用效果中煤科工集团重庆研究院有限公司(1)中煤能源王家岭煤矿（低瓦斯）防尘措施：1）高压喷雾：喷雾压力8MPa、喷雾流量30L/min2）抽尘净化：涡流控尘+除尘器效果：1）总粉尘浓度从2153mg/m3降低到35mg/m3,降尘效率98.4%2）呼吸性粉尘浓度从341mg/m3降低到8.9mg/m3,降尘效率97.4%2、掘进工作面应用效果中煤科工集团重庆研究院有限公司五、现场应用效果(2)南桐矿业公司东林煤矿（突出）防尘措施：1）分段注水：注水压力12MPa2）泡沫降尘：耗水量12L/min，泡沫添加浓度0.5%效果：1）总尘从1729mg/m3降低到86.2mg/m3，降尘效率95.8%2）呼尘从431mg/m3降低到39.8mg/m3，降尘效率89%中煤科工集团重庆研究院有限公司六、其他尘源点防尘技术钻孔除尘技术高效除尘：除尘效率达97%以上安全：没有旋转部件和电器设备抽尘效果好：采用环缝式引射，负压能力大（达4000Pa)四川广能龙滩煤矿应用效果：总尘由1460mg/m3降低至20.4mg/m3，降尘效率98.6%呼尘由265mg/m3降低至18mg/m3，降尘效率93.2%中煤科工集团重庆研究院有限公司七、个体防护技术滤尘式送风防尘口罩连续工作时间：≥8h送风量：70～120L/min可调阻尘效率高：99.97%主动式送风过滤器风机送风管呼吸带使用情况：淮南150套霍州30套哈密80套容尘量大：滤膜可使用6个月以上原理：利用粉尘电荷量与粉尘浓度呈相关关系的特性，通过电极感应电荷量的大小推算粉尘浓度。测量范围：0～10000mg/m3测量精度：10%煤粉02004006008001000120002004006008001000实际浓度显示数值煤粉k1k3k2中煤科工集团重庆研究院有限公司八、煤矿粉尘检测技术1、静电感应式粉尘浓度传感器感应环基本免维护现已经研制出完全符合BMRC曲线的旋风分离器，为呼吸性粉尘浓度传感器的研究创造了基本条件。目前正在研究连续清灰技术。中煤科工集团重庆研究院有限公司八、煤矿粉尘检测技术2、呼吸性粉尘连续监测技术对象空气动力学直径(μm)BMRC对应值(%)测试值(%)与BMRC曲线绝对误差(%)自加工BMRC2.29085.004.993.97065.404.595.05047.572.435.93031.061.067.102.512.51中煤科工集团重庆研究院有限公司九、煤矿粉尘检测技术功能：实时连续监测防降尘设施运行状况及效果远程控制防降尘设施运行状态3、煤矿防降尘设备远程在线实时监测技术中煤科工集团重庆研究院有限公司九、结论与建议1、煤矿粉尘治理技术日趋成熟，并已成龙配套。2、通过“一矿一方”的综合防尘措施，煤矿作业场所粉尘浓度可以达到或接近国家相关标准的要求。因此，煤矿粉尘是可防可控的。3、成功研究出总粉尘浓度连续监测及防尘设施远程监控技术，呼吸性粉尘连续监测技术已取得突破。中煤科工集团重庆研究院有限公司九、结论与建议建议：1、加强煤矿粉尘及其防治措施的监控，促进成熟技术的推广应用，全面提升煤矿粉尘防治水平；2、开展瓦斯抽放与煤层注水耦合技术研究；3、开展呼吸性粉尘浓度连续监测技术研究。不妥之处，敬请批评指正！