淺談煤礦掘進(jìn)工作面的防塵技術(shù)

蔣建文

[摘 要]在我國煤礦生產(chǎn)階段，由于存在鉆眼、爆破、機(jī)械作業(yè)、煤矸的載運(yùn)等工序，導(dǎo)致在煤礦生產(chǎn)中出現(xiàn)大量粉塵，對煤礦工人的身體健康帶來極其不利的影響。因此，針對掘進(jìn)工作中產(chǎn)生的大量粉塵，我們必須采取行之有效的防塵措施，以確保煤礦生產(chǎn)的安全性和有效性。

[關(guān)鍵詞]煤礦掘進(jìn)；工作面；防塵；煤層注水 安全

中圖分類號：P633.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0138-02

在礦山生產(chǎn)過程中，如鉆眼作業(yè)、炸藥爆破、掘進(jìn)機(jī)及采煤機(jī)作業(yè)、頂板管理、礦物的裝載、轉(zhuǎn)載及運(yùn)輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量的礦塵。現(xiàn)階段在我國，在煤礦掘進(jìn)工作中，結(jié)合自身相關(guān)生產(chǎn)條件，并通過采取相應(yīng)防塵措施，不但可以大幅度降低掘進(jìn)工作面的粉塵，給煤礦生產(chǎn)提供一個良好的工作環(huán)境，還可以加強(qiáng)煤礦機(jī)掘工作面的掘進(jìn)速度，很好地預(yù)防或降低了煤礦工作人員塵肺病的產(chǎn)生。本文從掘進(jìn)工作面粉塵的構(gòu)成入手，確定了粉塵產(chǎn)生的根源，通過對截齒破煤機(jī)理、煤層性質(zhì)、工作結(jié)構(gòu)與參數(shù)、掘進(jìn)機(jī)工作方式等方面的研究、分析，確立了掘進(jìn)防塵的舉措。

一、礦山綜合防塵

礦山綜合防塵是指采用各種技術(shù)手段減少礦山粉塵的產(chǎn)生量、降低空氣中的粉塵濃度，以防止粉塵對人體、礦山等產(chǎn)生危害的措施。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，認(rèn)識到從礦塵的源頭抓起，控制礦塵源并減少礦塵源的產(chǎn)生以及實(shí)行生產(chǎn)的全過程控制是解決礦塵問題的根本途徑。通過改革工藝設(shè)備和工藝操作方法，從根本上杜絕和減少有害物的產(chǎn)生以消除或控制塵源。在此基礎(chǔ)上再采用合理的通風(fēng)除塵措施，建立嚴(yán)格的檢查管理制度，這樣才能有效地防治粉塵。最后還得通過人員個體防護(hù)以減少吸入人體粉塵的一項(xiàng)補(bǔ)救措施，從而將粉塵對人體的危害降低到最小化。

二、采掘工作面粉塵的產(chǎn)生原因

煤礦工作中，在掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)巷道階段由于掘進(jìn)工作的進(jìn)行，煤巖破碎會產(chǎn)生大量的粉塵，這其中由于截齒的壓碎與摩檫產(chǎn)生大量的粉塵，其數(shù)量幾乎占掘進(jìn)工作面所有粉塵的五分之四，此外，由于煤塊塌落后撞擊地面產(chǎn)生的粉塵、運(yùn)輸溜子轉(zhuǎn)載摩擦擋煤板產(chǎn)生的破碎而滋生的粉塵，還有沉積在煤礦掘進(jìn)工作面上的粉塵、因?yàn)橥L(fēng)工作形成的次生粉塵等等，都是掘進(jìn)工作面粉塵的構(gòu)成成分。

三、礦塵的危害

礦塵具有很大的危害性，表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）污染工作場所，危害人體健康，引起職業(yè)病。工人長期吸入礦塵輕者會患呼吸道炎癥、皮膚病，重者會患塵肺病。

（2）某些礦塵在一定條件下可以爆炸。煤塵、硫化塵能夠在完全沒有瓦斯存在的情況下爆炸，對于瓦斯礦井，煤塵、硫化塵則有可能參與瓦斯同時爆炸。

（3）加速機(jī)械磨損，縮短精密儀器使用壽命。隨著礦山機(jī)械化、電氣化、自動化、智能化程度的提高，礦塵對設(shè)備性能及其使用壽命的影響將會越來越突出。

（4）降低工作場所能見度，增加工傷事故的發(fā)生。在礦井綜掘工作面割煤時，工作面煤塵濃度高達(dá)4000～8000？/m3，工作面能見度極低，往往會導(dǎo)致誤操作，造成事故發(fā)生。

（5）加大礦井的生產(chǎn)成本。由于產(chǎn)生粉塵大，導(dǎo)致現(xiàn)場沉積粉塵多，需安排人工定期或不定期進(jìn)行清掃，甚至用水沖洗造成耗水量大，從而加大礦井生產(chǎn)成本。

（6）煤礦向大氣排放的粉塵對礦區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境也會產(chǎn)生很大影響，對生活環(huán)境、植物生長環(huán)境可能造成嚴(yán)重破壞。

四、煤礦掘進(jìn)工作面的防塵準(zhǔn)備工作

1.規(guī)范制度，提高防塵管理意識

只有當(dāng)一個組織具有健全的工作制度并且得以良好的貫徹執(zhí)行時，我們才說這個組織具有較好的管理制度和運(yùn)行機(jī)制。所以，在煤礦掘進(jìn)工作面防塵階段，也應(yīng)該需要一個適宜的組織管理結(jié)構(gòu)，實(shí)行總工程師負(fù)責(zé)制，對內(nèi)向項(xiàng)目部負(fù)責(zé)，對外向業(yè)主負(fù)責(zé)。明確個人的管理職責(zé)和權(quán)限，任務(wù)到位，防止推脫和權(quán)力交叉的現(xiàn)象，組織管理結(jié)果可以體現(xiàn)在建立健全的崗位責(zé)任制上。

2.防塵前設(shè)備控制

加強(qiáng)防塵設(shè)備管理是煤礦掘進(jìn)工作面防塵的重點(diǎn)，預(yù)防設(shè)備異常的發(fā)生是機(jī)械運(yùn)行管理的主要內(nèi)容。為了保障煤礦掘進(jìn)工作面防塵的安全性與使用性，應(yīng)該建立完善的設(shè)備定檢制度，防塵設(shè)備需要進(jìn)行定期的檢測，對于一些使用頻率高的機(jī)械設(shè)備，更是要依據(jù)規(guī)定檢測并建立相應(yīng)的維護(hù)記錄以隨時了解其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，保證其正常的運(yùn)行和及時的維護(hù)。

3.場地準(zhǔn)備

煤礦掘進(jìn)工作面防塵前先檢查基面是否達(dá)到施工條件，如果有其他作業(yè)隊(duì)時不可交叉施工，做好材料的堆放、運(yùn)輸、出場等的準(zhǔn)備事項(xiàng)，如有高空、電力設(shè)備等，應(yīng)做好相應(yīng)的防護(hù)和職工安全生產(chǎn)的教育工作，各項(xiàng)條件符合施工要求時方可進(jìn)行施工；首先清掃基層，使基面干凈無雜物和灰塵顆粒，清掃后專用的高壓吹風(fēng)機(jī)把灰塵吹凈，基面在達(dá)到干燥、干凈、無浮灰等條件下開始防塵工作；此外，加強(qiáng)巡視管理是項(xiàng)目管理的重點(diǎn)，預(yù)防現(xiàn)場異常事件的發(fā)生是日常風(fēng)險管理的主要內(nèi)容。

五、采掘工作面防塵方法

1、煤層注水

所謂的煤層注水技術(shù)，是指在煤礦保護(hù)層回采之前，在煤層上部進(jìn)行鉆孔，并通過鉆好的孔注入壓力水，使水分滲入到煤體內(nèi)部，在對原先的“煤-瓦斯”兩相平衡體系實(shí)施破壞之后，形成全新的“煤-瓦斯-水”三相體系，該體系下由于介質(zhì)的互相影響及作用，致使煤體物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生改變。通常按照鉆孔的深度我們可以將煤層注水分為深孔注水技術(shù)和淺孔注水技術(shù)。深孔注水是在回采工作面的前方平行工作面進(jìn)行打孔，孔的深度通常是工作面斜長的三分之二，鉆孔直徑在75～100mm之間，在封孔工作結(jié)束后，可以開始注水工作。和淺孔注水相比較，深孔注水的施工成本更高，鉆孔施工也十分困難，一般只針對那些中厚或者較厚的煤層使用。深孔注水的優(yōu)點(diǎn)則是預(yù)濕范圍廣，可以使煤層下煤體得到充分濕潤，并對采煤工作不構(gòu)成影響。但是在個別礦區(qū)，因?yàn)闆]能徹底地破壞煤礦保護(hù)層，使得注水工作很難按計(jì)劃實(shí)施，導(dǎo)致注水量小，這也嚴(yán)重影響了煤層注水在煤礦安全中的應(yīng)用效果。

2、裝巖灑水

在煤礦掘進(jìn)工作面實(shí)施爆破以后，我們通常會在裝巖以前在巖煤上噴灑適當(dāng)?shù)乃?，保證巖煤得到適當(dāng)?shù)臐駶櫍员苊庠谘b巖煤階段引起不必要的粉塵飛揚(yáng)。一般來說，裝巖灑水分為人工灑水和噴霧器灑水兩種：在進(jìn)行人工裝巖的時候，我們通常都是采取人工灑水的方式；而在使用裝巖機(jī)進(jìn)行裝巖時，我們可以在距離工作面5m的頂幫兩側(cè)，懸掛上兩個噴霧器，對裝巖機(jī)及巖煤實(shí)施噴霧式灑水。

3、 掘進(jìn)機(jī)噴霧灑水

噴霧灑水工作主要有引射噴霧、內(nèi)噴霧和外噴霧三部分組成。采用高壓水噴霧滅塵，就是來自外部的低壓水，通過高壓水泵將壓力增高到要求的水壓，然后噴嘴噴射出去。我們知道，噴霧灑水工作是煤礦保護(hù)層回采工作面中極其有效的防塵措施。其中關(guān)于水的除塵機(jī)理具體有下面三點(diǎn)：首先，由于在濕潤煤體階段受到原煤體中的原生煤塵影響，導(dǎo)致煤塵喪失飛揚(yáng)能力；其次，注水可以將煤體中的細(xì)小部分進(jìn)行液體包裹，如果在煤體開采發(fā)生破碎事件時，可以避免細(xì)粒煤塵到處飛揚(yáng)的現(xiàn)象產(chǎn)生；最后，由于水的濕潤性，從而增強(qiáng)了煤體塑性指標(biāo)，很大程度上削弱了煤塵的脆性影響。在煤體受到外力作用的情況下，原本很多的脆性破碎轉(zhuǎn)化為塑性形變，從而減免了煤體破碎后產(chǎn)生大量塵粒的問題，大幅度抑制了煤塵產(chǎn)生。通過對新墳孫村礦進(jìn)行煤層注水工作后發(fā)現(xiàn)，除塵率高達(dá)73%，很好地滿足了預(yù)定的除塵效果。

4、通風(fēng)除塵

綜掘工作面的通風(fēng)除塵技術(shù)主要包括機(jī)掘工作面的除塵技術(shù)和收塵技術(shù)。通風(fēng)回流在治理瓦斯的問題上，不但可以預(yù)防煤與瓦斯突出，還能夠很好地減少工作面上回風(fēng)流中粉塵濃度，其具體原因主要是因?yàn)樵跐駶櫭后w時，水分的存在阻礙了瓦斯運(yùn)動，從而使得在煤體破壞后一些瓦斯不會涌采掘空間，反而會以變相的形式被煤體運(yùn)出工作面。通過分段砌筑封閉墻，在封閉墻中鋪設(shè)管路進(jìn)行瓦斯抽采，抽采管路為240mm的鐵管，抽采流量為91m3/min，封閉墻間距為110m。封閉墻的組成由砌筑兩道墻體，并在其內(nèi)部充填黃泥，墻體厚度800mm，墻與墻之間的距離不小于4m，這樣可以很好地起到密閉和防爆的作用。每個封閉墻內(nèi)鋪設(shè)兩道管路，在新的封閉墻砌筑充填完成時，根據(jù)瓦斯抽采量適時關(guān)閉里段抽采閥門，保障了高抽巷瓦斯抽采的連續(xù)性。在煤礦保護(hù)層上的回收期，我們可以將高抽巷側(cè)上方的石板巷回風(fēng)巷段封閉采空區(qū)瓦斯抽放管，同時與上隅角采空區(qū)瓦斯抽采。抽巷形成的采空區(qū)瓦斯的頂板裂隙排水渠，對下部采空區(qū)瓦斯發(fā)揮作拉動用，減少采空區(qū)氣體排涌向工作面和的上隅角。該系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)備簡單，風(fēng)筒成本低，易于管理，能有效排除工作面局部瓦斯積聚和滯留的粉塵，通風(fēng)和除塵系統(tǒng)相互獨(dú)立，在任何情況下不會影響通風(fēng)系統(tǒng)正常工作，安全性能好等。

5、巷道水幕凈化

巷道水幕無疑是目前風(fēng)流凈化與減少煤塵濃度的一種常見方法。所謂的水幕，就是巷道的兩幫或頂部水管上面設(shè)置噴霧器若干，進(jìn)行噴霧而形成水幕。在安裝噴霧器時，應(yīng)遵循兩個原則，即：布滿巷道斷面，并且盡量設(shè)置在接近塵源的地方。

6 、沖洗井壁巷幫

在恢復(fù)煤礦掘進(jìn)工作面以前，我們應(yīng)在風(fēng)筒出口外1m的地方，從外向里地對巷道進(jìn)行沖洗，從巷道兩幫、頂板、支架，直到工作面為止，盡可能地洗去井壁巷幫上的煤塵。

7、個體防護(hù)

考慮到煤礦工作中個體的人身健康問題，我們應(yīng)該借助佩戴防塵面具等措施來降低個體吸入粉塵的概率。通常來說，防護(hù)用具有口罩、防塵帽等，個體防護(hù)的根本目的是保證個體呼吸到清潔空氣，而不影響到其生體健康。

8、清掃積塵及安設(shè)隔爆裝置

沉積在巷道中的積塵，一旦受到振動和沖擊再度飛揚(yáng)起來，成為懸浮煤塵，就為煤塵爆炸提供了條件。因此，巷道必須定期清除浮煤、清掃或沖洗沉積的煤塵和刷漿。

六、機(jī)掘工作面綜合防塵系統(tǒng)

掘進(jìn)工作面的綜合防塵系統(tǒng)采用了高壓外噴霧高效降塵系統(tǒng)、機(jī)載液動除塵器抽塵凈化系統(tǒng)和光控自動水幕除塵系統(tǒng)，總體安裝布置如圖4所示。

（1）高壓內(nèi)噴霧降塵系統(tǒng)。綜掘機(jī)截割頭截齒座上有噴嘴，水通過掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)加壓后隨著截割的同時及時的噴霧除塵，從而降低作業(yè)產(chǎn)塵量，第一時間內(nèi)有效除塵。

（2）高壓外噴霧降塵系統(tǒng)。外噴霧的降塵效果在很大程度上取決于截割滾筒周圍是否能形成均勻的噴霧水幕，以阻止粉塵向外擴(kuò)散并消除盡可能多的粉塵。

（3）機(jī)載液動除塵器除塵系統(tǒng)。機(jī)載液動除塵器是由掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)高壓油直接驅(qū)動的掘進(jìn)機(jī)機(jī)載除塵凈化裝置，液動除塵器除具有控制掘進(jìn)機(jī)作業(yè)所產(chǎn)生粉塵并實(shí)現(xiàn)就地凈化的功能外，它對風(fēng)流的強(qiáng)抽吸作用還能增強(qiáng)掘進(jìn)機(jī)切割頭附近風(fēng)流的流動速度，防止瓦斯在切割頭附近積聚，提高掘進(jìn)機(jī)作業(yè)的安全性。

（4）巷道光控凈化水幕。在綜掘面除采用高壓外噴霧及機(jī)載液動除塵器除塵系統(tǒng)外，對于未被沉降處理進(jìn)入回風(fēng)流的粉塵，在距迎頭15m的位置安裝1道光控凈化水幕。噴霧架安裝在橋式轉(zhuǎn)載機(jī)上，可以隨機(jī)移動，噴霧采用低壓水，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)人員接近水幕時，自動停止噴霧，人員遠(yuǎn)離水幕時自動打開噴霧。

（5）壓入式風(fēng)筒口距綜掘面迎頭的距離。壓入式風(fēng)筒口距綜掘面迎頭的距離直接影響綜合防塵的效果。距離過小則工作面產(chǎn)生的粉塵和高壓噴霧霧粒極易被強(qiáng)大的風(fēng)流帶出工作面，不利于機(jī)載除塵器的收塵；距離過大則排塵風(fēng)速過小，不易形成吹、吸氣流和有效排出瓦斯。

總之，通過將煤層注水技術(shù)應(yīng)用到煤礦安全生產(chǎn)中來，不但可以大幅降低管理難度，還能很好地控制生產(chǎn)成本，最終求得人力資源管理的最優(yōu)化解。為此，我們務(wù)須不斷探索煤層注水技術(shù)在煤礦安全中的應(yīng)用策略，做到事前控制，提前排除，預(yù)先處理，未雨而綢繆，防患于未然。全面加強(qiáng)煤層注水技術(shù)水平，使煤礦安全生產(chǎn)作業(yè)更加安全穩(wěn)定地進(jìn)行，確保實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)零故障目標(biāo)，以便更好地為社會主義現(xiàn)代化服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 盧喜山，等.綜掘面新式機(jī)械綜合除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].煤礦安全，2007.

[2] 煤礦安全規(guī)程讀本編委會.煤礦安全規(guī)程讀本[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.、

[3] 陳衛(wèi)紅，刑景才.粉塵的危害與控制.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[4] 張殿印，王純.除塵設(shè)計(jì)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[5] 孫一堅(jiān).工業(yè)通風(fēng).北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994.

[6] 杜洪濤.煤礦防塵措施分析及新技術(shù)展望[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2013，02：154+156.

[7] 楊勝強(qiáng).粉塵防治理論及技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2009.

[8] 張國樞，譚允禎，等.通風(fēng)安全學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2000.