采煤工作面粉塵防治技術(shù)探討

張忠林

（晉煤集團晉圣礦業(yè)投資有限公司，山西 晉城 048000）

在煤礦掘進的過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵將對煤礦的作業(yè)環(huán)境、生產(chǎn)安全以及礦工的身體健康都造成嚴重的威脅?；诖?，采煤工作面粉塵防治技術(shù)研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1 采煤工作面粉塵概述

煤礦粉塵，是煤礦五大自然災害之一，指的是在采煤作業(yè)中由于煤巖被破碎而產(chǎn)生的各種巖礦微粒，包括煤塵、巖塵、水泥粉塵等。目前，我國采煤工作正在朝著機械化、集約化方向發(fā)展，產(chǎn)塵量相應增加，粉塵危害加劇。因此，必須采取有效的措施對煤礦粉塵進行防治。

2 采煤工作面粉塵防治技術(shù)

采煤工作面粉塵防治技術(shù)主要可以分為減塵、降塵、個體防護三大類。

2.1 減塵技術(shù)

（1）煤層注水：在采煤之前利用鉆孔向煤層內(nèi)注入壓力水，使水沿著煤層的紋理或裂隙滲入煤體內(nèi)部并向四周擴散，預先濕潤煤體及其內(nèi)部的原生煤塵以增強煤體塑性，從而減少采煤時產(chǎn)塵量，一般可將粉塵濃度降到60%左右。圖1所示即為煤層注水鉆孔布置示意圖。近些年來，針對煤層注水中遇到的裂隙發(fā)育差和孔隙率低等問題，我國已逐步完善了煤層脈沖式注水方式，實現(xiàn)了對煤層煤體的充分濕潤，有效抑制塵源。

圖1 煤層注水鉆孔布置圖

（2）濕式鑿巖：在鑿巖機打眼時通過鑿巖機將壓力水送入孔底，抑制煤塵產(chǎn)生。

（3）水封爆破：打好炮眼后，注入定量壓力水，在煤體的濕潤程度達到要求后，在預先打好的炮眼中填入炸藥，插入封孔器然后實施爆破。水封爆破雖能降塵，但是在使用此種降塵技術(shù)時應注意炮眼中注入的壓力水，如果壓力水流失過多會造成放空炮。

2.2 降塵技術(shù)

（1）采煤機內(nèi)外噴霧。采煤機自身設有噴霧系統(tǒng)，包括內(nèi)、外噴霧。內(nèi)噴霧是在割煤作業(yè)時，通過切割機構(gòu)上噴嘴直接噴霧，抑制煤塵的產(chǎn)生；外噴霧主要作用于懸浮在空氣中的煤塵。

（2）液壓支架架間噴霧。液壓支架移架和放煤口放煤是兩個主要塵源，自動噴霧降塵是當前主要使用的防塵方法，如圖2所示即為液壓支架自動噴霧示意圖。

圖2 液壓支架自動噴霧示意圖

（3）風流凈化水幕。簡單說就是風水混合除塵，綜采各工作面應按不同作業(yè)及降塵要求嚴格配置最優(yōu)排塵風速，一般風流凈化水幕中最低排塵風速為0.25～0.5m/s，最優(yōu)排塵風速為 1.5～2.0m/s。如圖 3所示即為風流凈化水幕布置示意圖。

圖3 風流凈化水幕布置示意圖

（4）破碎系統(tǒng)降塵。在破碎機進行大塊煤破碎作業(yè)時進行噴霧降塵，主要裝置包括防塵罩、噴霧設備，令破碎機處于相對封閉的環(huán)境下完成噴霧降塵。

2.3 個體防護

個體防護通常是指井下作業(yè)人員在作業(yè)環(huán)境中風塵較大的地帶，自身佩戴各種防塵口罩、防塵面具和防塵呼吸器等，盡可能減少煤塵吸入。

3 實例分析采煤工作面粉塵防治工作

3.1 工作面概況

晉煤集團晉圣億欣煤業(yè)XV1309綜采工作面位于十五號煤一盤區(qū)。工作面傾斜長度為1105.912m，工作面走向長度為200.00m。

3.2 綜合防塵系統(tǒng)

3.2.1 防塵管路系統(tǒng)

（1）防塵系統(tǒng)路線。工作面巷道的防塵管路為Φ76mm的無縫鋼管，東回風大巷為Φ108mm，東膠帶大巷為Φ159mm無縫鋼管；供水水量不小于25m3/h，防塵管路末端供水壓力不小于1.5MPa，XV1217巷防塵管路每50m一個支管閥門，XV1218巷防塵管路每100m一個支管閥門。XV1217巷靜壓水供進風順槽防塵水幕及各轉(zhuǎn)載點、機組噴霧和電機冷卻等，XV1218巷靜壓水供回風順槽防塵水幕。消防灑水管路發(fā)現(xiàn)跑、冒、滴、漏要及時處理。

具體線路：①東回風大巷—檢修橫川—XV1217巷—工作面設備用水。②東回大巷—XV1218巷—工作面設備用水。

（2）防塵設施。①在防塵管路上設置水質(zhì)過濾器和壓力表，水質(zhì)過濾器的位置在工作面進、回風巷口20m范圍內(nèi)，壓力表的位置在防塵管路的末端。②在工作面進風巷內(nèi)距工作面50m范圍內(nèi)設置兩道凈化水幕（間距不小于10m）；在工作面回風巷內(nèi)距工作面50m范圍內(nèi)設置兩道凈化水幕（間距不小于10m）；在回風巷巷口30m～50m設置一道凈化水幕。③在破碎機進、出口、各輸送轉(zhuǎn)載點安設降塵噴霧，在膠帶輸送機及轉(zhuǎn)載機機頭設置防塵罩。④采煤機必須安裝內(nèi)、外噴霧裝置。⑤每架支架均安設一道移架噴霧裝置。

做好防塵設施的管理，建立防塵設施臺賬，明確專人管理，確保防塵設施正常使用，加強防塵設施的檢查維護工作，發(fā)現(xiàn)損壞要及時維修或更換。

3.2.2 防塵措施

（1）煤層注水

XV1309工作面回采前對工作面煤層進行注水，在回風順槽從切眼開始由北向南每隔20m施工一個注水鉆孔，注水孔開孔高度1.0m，孔徑為75mm，注水孔長度均為160m。隨著工作面回采進度的推進，工作面注水鉆孔保持1～3個鉆孔已完成注水。根據(jù)現(xiàn)場測定和和驗算，15號煤綜采工作面動壓煤層注水壓力不超過8MPa，動壓煤層注水壓力確定為5～8MPa。根據(jù)15號煤層特點，注水流量取1.0m3/h。經(jīng)現(xiàn)場實驗測定和驗算，先脈沖動壓注水3h在煤體內(nèi)部形成相互關(guān)聯(lián)的煤層注水滲透網(wǎng)。每天注水1個鉆孔可滿足生產(chǎn)需要。

（2）采煤機安裝內(nèi)、外噴霧裝置。割煤時噴霧降塵，內(nèi)、外噴霧壓力分別要超過2MPa、4MPa。當外噴霧壓力小于4MPa，在機組搖臂上加裝自制外噴霧裝置，壓力需大于4MPa，無水或者噴霧裝置不能正常使用時必須停機。

（3）破碎機進、出口、各輸送轉(zhuǎn)載點必須安設噴霧灑水裝置，各膠帶輸送機及轉(zhuǎn)載機機頭安設防塵罩，并保持完好、齊全、有效。防塵設施損壞或無水時必須停止運轉(zhuǎn)。

（4）工作面防塵設施必須保持完好、齊全、有效，正常生產(chǎn)期間，必須正常使用各處的凈化水幕、降塵噴霧；割煤、移支架時，作業(yè)地點附近必須打開臨近支架移架噴霧，確保有效降塵。采煤機無水或者噴霧裝置不能正常使用時必須停機。

（5）巷道積塵采用沖洗的方式進行清除。沖洗時，先將30～50m膠管接至靜壓水管，由上風側(cè)向下風側(cè)進行沖洗。沖洗頻次嚴格按照“距工作面30m內(nèi)巷道每班沖洗，30～100m每天至少沖洗一次，100m外每周至少沖洗一次，轉(zhuǎn)載點20m內(nèi)每班沖洗”的要求執(zhí)行。電氣設備每班采用掃帚清掃。

（6）打眼作業(yè)必須采用濕式打眼。

（7）所有作業(yè)人員必須佩戴防塵口罩，并按要求更換過濾原件及相關(guān)部件。

（8）工作面人員必須愛護防塵設施并堅持正確使用，各班開工前，必須對灑水設施進行檢修或更換，使其保持齊全、完好，保證防塵效果。

（9）粉塵檢測。XV1309綜采工作面總粉塵濃度每月測定2次，呼吸性粉塵濃度每月測定1次。各粉塵檢測點由通風部根據(jù)（Q/JM J 1.0034-2013）（Q/JM J 1.0035-2013）《煤礦作業(yè)場所粉塵檢測地點設置標準》選擇采樣點。

4 結(jié)束語

采煤工作面的粉塵防治工作是一項技術(shù)性強、難度大的工作，煤礦企業(yè)應大力鼓勵科技創(chuàng)新，在總結(jié)和改善現(xiàn)有防塵技術(shù)的基礎(chǔ)上，將新的科學技術(shù)應用到煤礦生產(chǎn)實踐中去，為煤礦采煤工作面創(chuàng)造一個安全、衛(wèi)生的環(huán)境，以實現(xiàn)煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。