一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法技术

本发明专利技术公开了一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法，在目标综掘工作面降尘前，先选定采用相同降尘技术的综掘工作面作为对照组，测定其煤的固定碳含量和脆性值，记最大降尘率对应的降尘介质用量为最优降尘介质用量，将目标工作面煤的固定碳含量和脆性值与对照组相对比，在最优降尘介质用量的基础上调整目标工作面的降尘介质用量，同时掘进机所用截齿替换为齿尖圆锥角度更小的截齿，若掘进机转速可调，则采用更小的转速截割。本发明专利技术能够从根本上减少粉尘的产生，预先为降尘介质用量的多少提供科学指导，既能保证降尘效果又可提高粉尘防治的经济性，有利于降尘技术的推广应用，打破当前“粗放降尘”旧格局，实现“精准降尘”新方法。

【技术实现步骤摘要】
一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法
本专利技术涉及一种掘进工作面降尘与减尘方法，尤其是一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法。
技术介绍
煤矿掘进工作面机械化程度逐年增高，产尘量也随之急剧增加。由于长期吸入粉尘引发的尘肺病是我国第一大职业疾病，其中大部分为煤矿职工，对工人身心健康造成了非常严重的危害。应用于综掘工作面的降尘技术通常有降尘喷雾、抑尘泡沫、除尘风机等，但不管是研究人员还是现场作业人员多注重对降尘技术装备自身参数的优化，比如降尘喷雾的喷嘴结构、水量、水压，抑尘泡沫的发泡剂量、泡沫量，除尘风机抽风量等，很少考虑不同工作面之间产尘特性的差异。实际生产过程中，不同掘进面粉尘浓度可能相差数倍。由于未考虑产尘的差异性，采用的技术参数常常相同或近似，防尘措施的制定与实施缺少科学依据，这容易导致降尘能力与产尘能力的不匹配，即工作面产尘浓度高，但降尘能力不足(降尘介质少)，最终残余粉尘浓度依然较高，降尘效果大打折扣；或产尘浓度低，却采取了过多的降尘措施或介质，造成技术经济匹配不合理，粉尘治理效率较低。因此，若想高效且经济地治理粉尘，需要考虑到不同工作面掘进机截割产尘的差异性。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术综合考虑掘进机截割产尘的差异性特点，针对“粗放式”降尘技术应用的旧格局，提供一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法，能够实现粉尘的“精准防治”。为实现上述目的，本专利技术提供一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法，包括以下步骤：通过执行步骤A1至步骤A2，针对作为对照组的样本煤巷综掘工作面，实现对照组的煤的固定碳含量与脆性值的测定，以及该对照组最优降尘介质用量的获得；然后执行步骤C，针对目标掘进机在目标煤巷综掘工作面进行截割操作的过程，实现降尘介质用量调整；步骤A1.选定一个样本煤巷综掘工作面作为对照组，测定该对照组的煤的固定碳含量和脆性值；步骤A2.通过步骤B1至步骤B3获得该对照组的最优降尘介质用量；步骤B1.初始化t＝1，记录目标掘进机第t次在对照组的样本煤巷综掘工作面进行截割操作的过程中用到的降尘介质用量为wt；步骤B2.目标掘进机在对照组的样本煤巷综掘工作面进行第t次截割操作，使用的降尘介质用量wt按照预设规则进行变化，计算采用降尘措施后的降尘率ηt；步骤B3.判断t是否等于1，若t等于1，将t的值增加1，进入步骤B2；否则判断ηt是否小于等于ηt-1，若ηt小于等于ηt-1，则记录第t-1使用的降尘介质用量wt-1为该对照组的最优降尘介质用量；否则将t的值增加1，进入步骤B2；步骤C.通过测定目标煤巷综掘工作面的煤的固定碳含量和脆性值，结合对照组的煤的固定碳含量和脆性值、以及对照组的最优降尘介质用量，调整目标煤巷综掘工作面的降尘介质用量至目标使用量。作为本专利技术的一种优选方案：通过执行步骤D1至步骤D2调整所述的目标掘进机的截齿圆锥角度和截割头转速完成减少煤巷综掘工作面因截割而产生的粉尘的方法：步骤D1.测量目标掘进机截割头所用截齿的齿尖圆锥角度A，查询目标掘进机截割头旋转速度v；步骤D2.将该掘进机所用截齿替换为齿尖圆锥角度小于A的截齿，截割时采用截割头转速小于v的转速。作为本专利技术的一种优选方案：所述目标掘进机的截割头转速可调。作为本专利技术的一种优选方案：所述脆性值为煤的单轴抗压强度值与巴西圆盘劈裂抗拉强度值乘积的一半。作为本专利技术的一种优选方案：所述降尘率根据以下公式计算：其中，η为降尘率；c0为原始粉尘浓度；c1为采用降尘措施后测定的粉尘浓度。作为本专利技术的一种优选方案：所述的粉尘浓度为呼吸性粉尘浓度。作为本专利技术的一种优选方案：步骤C中的对于不同的目标煤巷综掘工作面碳含量和脆性值，按照如下标准调整降尘介质用量：组合(1)：目标煤巷综掘工作面固定碳含量高于对照组固定碳含量的值，而脆性值低于对照组的脆性值，调整降尘介质用量高于对照组的最优降尘介质用量；组合(2)：目标煤巷综掘工作面固定碳含量高于对照组固定碳含量的值，而脆性值高于对照组的脆性值，调整降尘介质用量高于对照组的最优降尘介质用量；组合(3)：目标煤巷综掘工作面固定碳含量低于对照组固定碳含量的值，而脆性值低于对照组的脆性值，调整降尘介质用量低于对照组的最优降尘介质用量；组合(4)：目标煤巷综掘工作面固定碳含量低于对照组固定碳含量的值，而脆性值高于对照组的脆性值，调整降尘介质用量低于对照组的最优降尘介质用量。作为本专利技术的一种优选方案：与煤巷综掘工作面对照组最优降尘介质用量相比，组合(1)的降尘介质用量增加比例为预设第一阈值以上；组合(2)的降尘介质用量增加比例为预设第二阈值以上；组合(3)与组合(4)的降尘介质用量减少比例为预设同一固定阈值；其中第一阈值高于第二阈值。作为本专利技术的一种优选方案：与对照组最优降尘介质用量相比，组合(1)的降尘介质用量增加60％以上；组合(2)的降尘介质用量增加30％以上；组合(3)与组合(4)的降尘介质用量均减少30％以上。作为本专利技术的一种优选方案：组合(4)相比较组合(3)需要增加定期清理设备表面的沉积粉尘的频率。本专利技术所述的一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术提供的一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法，首先测量掘进机截割头所用截齿的齿尖圆锥角度，并查询掘进机截割头旋转速度，明确掘进机的截齿结构和截割工况参数；将掘进机所用截齿替换为齿尖圆锥角度更小的截齿，若掘进机转速可调，则截割时采用更小的转速截割，这样可以有效减少粉尘产生量以及呼吸性粉尘和PM2.5的产生占比，从根本上降低粉尘对人体的危害程度。为了实现“精准降尘”，在粉尘治理过程中采用更具针对性的降尘介质用量，提高粉尘治理“性价比”，需要先选定一个煤矿综掘工作面作为对照组，测定煤的固定碳含量和脆性值(煤的单轴抗压强度值与巴西劈裂抗拉强度值乘积的一半)，并且测定掘进机司机处呼吸性粉尘原始浓度。调整降尘介质用量，每调整一次用量后均测定使用降尘技术后的呼吸性粉尘残余浓度、计算降尘率，分别记录降尘介质用量和降尘率，将最大降尘率对应的降尘介质用量记为最优降尘介质用量。在目标综掘工作面应用相同降尘技术之前，先测定煤的固定碳含量和脆性值，与综掘工作面对照组煤的固定碳含量和脆性值相对比，能够预估目标综掘工作面的产尘强度，按照四种组合在最优降尘介质用量的基础上调整降尘介质用量：与对照组相比，组合(1)固定碳含量高脆性值低，降尘介质用量增加60％以上；组合(2)固定碳含量高脆性值高，降尘介质用量增加30％以上；组合(3)固定碳含量低脆性值高，降尘介质用量均减少30％以上；组合(4)固定碳含量低脆性值低，降尘介质用量均减少30％以上，但应比组合(3)更注意定期清理设备表面的沉积粉尘。根据所测煤的性质提前调整降尘介质用量，更早实现粉尘的有效治理，同时，在一些工作面既能达到最优降尘效果，又能有效降低降尘介质用量，减少运行成本和工人劳动作业强度，有利于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法，其特征在于：通过执行步骤A1至步骤A2，针对作为对照组的样本煤巷综掘工作面，实现对照组的煤的固定碳含量与脆性值的测定，以及该对照组最优降尘介质用量的获得；然后执行步骤C，针对目标掘进机在目标煤巷综掘工作面进行截割操作的过程，实现降尘介质用量调整；/n步骤A1.选定一个样本煤巷综掘工作面作为对照组，测定该对照组的煤的固定碳含量和脆性值；/n步骤A2.通过步骤B1至步骤B3获得该对照组的最优降尘介质用量；/n步骤B1.初始化t＝1，记录目标掘进机第t次在对照组的样本煤巷综掘工作面进行截割操作的过程中用到的降尘介质用量为w

【技术特征摘要】
1.一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法，其特征在于：通过执行步骤A1至步骤A2，针对作为对照组的样本煤巷综掘工作面，实现对照组的煤的固定碳含量与脆性值的测定，以及该对照组最优降尘介质用量的获得；然后执行步骤C，针对目标掘进机在目标煤巷综掘工作面进行截割操作的过程，实现降尘介质用量调整；
步骤A1.选定一个样本煤巷综掘工作面作为对照组，测定该对照组的煤的固定碳含量和脆性值；
步骤A2.通过步骤B1至步骤B3获得该对照组的最优降尘介质用量；
步骤B1.初始化t＝1，记录目标掘进机第t次在对照组的样本煤巷综掘工作面进行截割操作的过程中用到的降尘介质用量为wt；
步骤B2.目标掘进机在对照组的样本煤巷综掘工作面进行第t次截割操作，使用的降尘介质用量wt按照预设规则进行变化，计算采用降尘措施后的降尘率ηt；
步骤B3.判断t是否等于1，若t等于1，将t的值增加1，进入步骤B2；否则判断ηt是否小于等于ηt-1，若ηt小于等于ηt-1，则记录第t-1使用的降尘介质用量wt-1为该对照组的最优降尘介质用量；否则将t的值增加1，进入步骤B2；
步骤C.通过测定目标煤巷综掘工作面的煤的固定碳含量和脆性值，结合对照组的煤的固定碳含量和脆性值、以及对照组的最优降尘介质用量，调整目标煤巷综掘工作面的降尘介质用量至目标使用量。


2.根据权利要求1所述的一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法，其特征在于：通过执行步骤D1至步骤D2调整所述的目标掘进机的截齿圆锥角度和截割头转速，完成减少煤巷综掘工作面因截割而产生的粉尘的方法：
步骤D1.测量目标掘进机截割头所用截齿的齿尖圆锥角度A，查询目标掘进机截割头旋转速度v；
步骤D2.将该掘进机所用截齿替换为齿尖圆锥角度小于A的截齿，截割时采用截割头转速小于v的转速。


3.根据权利要求2所述的一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法，其特征在于：所述目标掘进机的截割头转速可调。


4.根据权利要求1所述的一种煤巷综掘工作面截割降尘与减尘方法，其特征在于：所述脆性值为煤的单轴抗压强度值与巴西圆盘劈裂抗拉强度值乘积的一半。

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【专利技术属性】
技术研发人员：周文东，王和堂，王德明，底翠翠，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32