煤礦井下綜合防塵措施與途徑探究

郝候平

(桃園騰陽能源集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 呂梁 033400)

煤礦井下綜合防塵措施與途徑探究

郝候平

(桃園騰陽能源集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 呂梁 033400)

在煤礦生產(chǎn)中，為保證礦井的安全，必須采取綜合防塵措施，包括減少煤塵生成量、降塵除塵、煤塵爆炸的隔爆、消除火源和防塵組織管理等措施。

井下；防塵措施；途徑

1 減少煤塵生成量措施

第一，煤層注水。其一，短鉆孔注水。在采煤工作面采煤前，垂直或斜交工作面打注水鉆孔，鉆孔深度一般稍長于循環(huán)進(jìn)度0.3 m，孔間距一般為1.5 m～2 m。當(dāng)采高小于1.8 m時，可打單排眼，注水孔布置在工作面的中部偏上位置。采高大于1.8 m時，可布置三花眼。注水壓力根據(jù)煤層硬度確定，以不泄水為原則，注水量以單孔注水總量使?jié)駶櫭后w水分不小于15%，一般以煤壁“出汗”為標(biāo)志。短鉆孔注水時，煤體處于卸壓帶，透水性強(qiáng)，不需要太高水壓，對地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。但注水與回采交叉，相互有干擾。其二，長鉆孔注水。在采煤工作面進(jìn)、回風(fēng)巷內(nèi)，超前工作面布置鉆孔向煤體注水。鉆孔可分為上向孔、下向孔和雙向孔等。鉆孔布置方式、鉆孔深度、鉆孔間距按煤層透水性、工作面長度、鉆機(jī)性能及煤層構(gòu)造、傾角、厚度等綜合考慮。其三，煤層注水綜合效果。煤層注水除具有良好的防塵作用外，也有利于排放煤層瓦斯、預(yù)防沖擊地壓和有利于落煤等綜合效果。防塵規(guī)范規(guī)定：在煤層厚度大于1.3 m，煤層頂板、傾角穩(wěn)定，沒有或有較小的走向斷層，頂板吸水后不會影響生產(chǎn)，煤的孔隙率大于4%時，應(yīng)優(yōu)先采用長鉆孔注水。對于緩傾斜煤層，厚度小于1.3 m或圍巖有嚴(yán)重吸水膨脹性，或地質(zhì)情況復(fù)雜，煤層傾角變化大，煤的孔隙率大于4%，透水性極弱時，應(yīng)采用短鉆孔注水。為提高注水效果，可采取間歇注水、孔內(nèi)震動爆破、水中加入潤濕劑等措施。

第二，采空區(qū)灌水。采用垮落法分層開采厚煤層時，可在上一分層采空區(qū)內(nèi)灌水，濕潤下一分層。此法設(shè)備簡單、方便施工、投資較少、收效較大、除塵效果好，同時可潤濕冒落的頂板和浮煤，促使再生頂板的形成，改善作業(yè)環(huán)境，降低材料消耗。采空區(qū)灌水適用于煤層透水性好、有較長超前潤濕期、厚煤層分層開采或近距離煤層分層開采等。

第三，水封爆破、水炮泥。爆破時，將一個或幾個水炮泥裝滿水塞入炮眼，炸藥爆炸時，高溫高壓氣體把水壓入煤層使之濕潤降塵。據(jù)試驗(yàn)，用一個水炮泥，降塵率可達(dá)41%～62%，用兩個水炮泥，降塵率可達(dá)63%～74%，炮煙量減少70%左右，有害氣體量減少37%～46%，同時具有降低爆溫、消除炸藥火焰、防止引燃瓦斯煤塵的作用?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：工作面回采、巷道開掘與掘進(jìn)都必須采用水炮泥。

第四，選用適當(dāng)?shù)牟擅悍椒ê凸に?。要選擇產(chǎn)生礦塵量小的采煤方法和工藝：a. 有條件的礦井采用水采水掘；b. 盡可能避免采用掘進(jìn)率高的采煤方法，如短壁式、巷柱式；c. 減少炮眼數(shù)量；d. 減少放炮次數(shù)和炸藥消耗量等。

第五，選用合理的采煤機(jī)。采煤機(jī)不合理的牽引速度和截割速度、截齒形狀和切割方法，都可能使礦塵生成量增加。選擇采掘機(jī)械時應(yīng)注意以下問題：a. 選用鎬形截齒，加大刀頭前傾角；b. 加大截齒距，減少齒數(shù)；c. 適當(dāng)截深；d. 牽引速度和截割速度的最佳配合。

第六，濕式打眼。濕式打眼可以預(yù)防由于鉆桿過熱引燃瓦斯等綜合作用?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：在煤巖層中掘進(jìn)與炮采，都必須濕式打眼。

2 降塵、除塵措施

第一，通風(fēng)除塵。通風(fēng)除塵是防塵的重要手段之一，也是其他防塵措施的重要保障。風(fēng)速直接影響空氣中粉塵的含量，風(fēng)速過低時，不能及時將浮塵排出作業(yè)場所；風(fēng)速過高時，可揚(yáng)起落塵使其飛揚(yáng)。當(dāng)條件允許時，采區(qū)采取軌道上山進(jìn)風(fēng)、運(yùn)輸土山回風(fēng)，工作面采用下行通風(fēng)方式，使煤炭運(yùn)輸方向與風(fēng)流方向一致，不僅可降低空氣中的粉塵濃度，而且有利于降低溫度和風(fēng)流中瓦斯含量。掘進(jìn)工作面在條件許可時，采用抽出式通風(fēng)、混合式通風(fēng)或除塵風(fēng)機(jī)等，可大大降低工作面的粉塵濃度。第二，噴霧、灑水除塵。以水抑塵是目前廣泛采用的一種除塵方法，該方法除塵率高，且簡便易行。主要措施有爆破噴霧，爆破時礦塵生成量大，礦塵濃度高。爆破后立即噴霧，不僅可以防塵，而且可以降低爆破時產(chǎn)生的炮煙和有害氣體?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：采掘工作面應(yīng)爆破噴霧，即在采煤工作面出口50 m范圍內(nèi)，掘進(jìn)工作面10 m～15 m范圍內(nèi)安設(shè)噴霧裝置，爆破的同時連續(xù)噴霧5 min以上，噴嘴的位置以水霧覆蓋巷道全斷面為原則，噴霧壓力不得小于8 MPa。第三，風(fēng)流凈化。采掘工作面都應(yīng)獨(dú)立通風(fēng)，使用除塵器除塵，設(shè)置風(fēng)流凈化水幕。第四，防止落塵二次飛揚(yáng)。主要防治措施有清掃并運(yùn)出沉積煤塵、定期沖洗煤壁和巷幫，巷壁刷漿，巷壁噴灑黏結(jié)液等。

3 煤塵爆炸的隔爆措施

第一，巖粉棚。使用巖粉棚時，應(yīng)注意下列事項(xiàng)：其一，巖粉用量按巷道斷面積計算，斷面大的主要巷道中設(shè)置的巖粉棚，巖粉用量不小于400 kg/m2，其他巷道的輔助巖粉棚不小于200 kg/m2。其二，為利于巖粉受沖擊揚(yáng)起，巖粉板由數(shù)塊小巖粉板拼接而成，堆積巖粉后巖粉與頂梁的間隙不小于100 mm，并不大于300 mm。其三，巖粉棚應(yīng)有一定高度，巖粉板至軌面高度不小于1.8 m，以不影響通風(fēng)、運(yùn)輸行人等功能。其四，巖粉棚成列布置在巷道的直線段，與工作面的間距為60 m～300 m，重型棚棚間距為1.2 m～1.3 m，輕型棚棚間距為1 m～2 m。其五，巖粉質(zhì)量應(yīng)滿足如下要求：a.巖粉中可燃物含量不得超過5%；b.巖粉中游離二氧化硅含量不得超過10%；c.巖粉中絕對不含任何有害物質(zhì)；d.具有一定的抗?jié)裥?。其六，巖粉棚每月至少應(yīng)檢查1次，若巖粉受潮變硬，可燃物含量大時，須立即更換。若巖粉量減少應(yīng)及時補(bǔ)充，巖粉表面沉積煤塵時應(yīng)及時清除。

第二，水棚。將熱容量大于巖粉5倍的水替代巖粉就形成了水棚，水棚由水槽組成，其隔爆原理近似于巖粉棚，爆炸沖擊波掀翻水槽形成水霧帶，水霧吸收爆炸火焰熱量，潤濕煤塵并減弱其飛揚(yáng)性，水蒸氣可降低空氣中氧氣濃度，阻止爆炸波傳播。水棚可長期使用，更換方便，但水散失落地后，對第二次爆炸不起作用。水棚的水槽是用具有一定強(qiáng)度、硬質(zhì)易碎的聚氯乙烯或聚氨酯塑料制成，形狀為倒梯形，容積有40 L、70 L和80 L 3種，主要用于隔爆棚。水棚使用時應(yīng)注意以下事項(xiàng)：其一，水槽棚可用于主要隔爆棚，水袋棚只能用于輔助隔爆棚。水槽棚在巷道斷面上的布置形式有吊掛式、上托式、混合式，水袋棚只能采用吊掛的方法。在巷道中的布置方式有集中式和分散式，其中分散式只能用于輔助隔爆棚。其二，水棚距軌面的距離不小于1.8 m。需要挑頂時，水棚區(qū)的巷道斷面與其前后各20 m范圍內(nèi)應(yīng)一致。其三，集中式布置水棚用水量按巷道斷面計算。主要水棚不小于400 L/m2，輔助水棚不小于200 L/m2。分散式布置水棚的水量按棚區(qū)所占巷道的空間體積計算。其四，水棚每半個月應(yīng)檢查1次，水中混入煤塵達(dá)5%時應(yīng)換水，缺水時應(yīng)及時補(bǔ)充。

第三，自動防爆棚。即利用各種傳感器，測定煤塵爆炸時產(chǎn)生的聲、光、煙、沖擊波等參數(shù)，經(jīng)指令機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確算出火焰?zhèn)鞑サ乃俣?，在最恰?dāng)?shù)臅r間發(fā)出動作訊號，使隔爆裝置及時將巖粉、水、消火劑撒布于巷道空間，撲滅爆炸火焰，阻止爆炸波的傳播。

第四，撒布巖粉。撒布巖粉應(yīng)滿足下列要求：其一，巷道所有表面，包括頂、幫、底及背板后暴露處，都應(yīng)用巖粉覆蓋。其二，巖粉撤布周期應(yīng)根據(jù)煤塵爆炸和煤塵沉積強(qiáng)度確定。巷道中煤塵與巖粉混合后的粉塵中，不燃物組分不得低于60%，巷道空氣中瓦斯含量在0.5%以上時，不燃物不得低于90%。其三，撒布巖粉巷道應(yīng)定期檢查、化驗(yàn)分析，距采掘工作面300 m以內(nèi)巷道每月取樣1次。每300 m為一個采樣段，每段設(shè)5個采樣帶，間隔50 m。采樣帶寬0.2 m，巷道兩幫頂?shù)装寮爸苓叺娜糠蹓m都必須收集。當(dāng)不燃物含量低于規(guī)定值時，該段巷道必須重新撒布巖粉。

[1] 王顯政.煤礦安全新技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2002.

[2] 王德明.礦井通風(fēng)與安全[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

[3] 煤礦安全規(guī)程[K].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

Studyoncomprehensivedustpreventionmeasuresandwaysincoalmine

HAO Hou-ping

(Taoyuan Tengyang Energy Group Co., Ltd., Lvliang 033400, China)

In the production of coal mine, in order to ensure the safety of the mine, it is necessary to adopt comprehensive dust control measures, including measures such as reducing the amount of coal dust, the explosion of coal dust, eliminate the fire source and the organization and management of dust prevention.

Underground; Dustproof measures; Measures

TD714.4

B

1674-8646(2017)18-0030-02

2017-07-14

郝候平(1966-)，男，工程師。