試析采煤工作面粉塵防治技術(shù)

張 杰

(山西省陽(yáng)城縣陽(yáng)泰集團(tuán)，山西 晉城 048100)

引 言

開采煤礦的過(guò)程中存在諸多危害以及安全隱患，其中以粉塵最為嚴(yán)重。因?yàn)榉蹓m會(huì)隨著空氣流動(dòng)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)至整個(gè)礦井，故而很大程度上對(duì)井下開采人員的健康產(chǎn)生了威脅，同時(shí)其還會(huì)減少機(jī)械設(shè)備的使用壽命，使作業(yè)的危險(xiǎn)性大大提升。

1 采煤工作面粉塵相關(guān)概述

在采煤作業(yè)過(guò)程中因煤巖破碎產(chǎn)生的巖礦微粒，如巖塵、水泥粉塵及煤塵等物質(zhì)，稱之為煤礦粉塵，粉塵是煤礦行業(yè)五大自然災(zāi)害之一。隨著我國(guó)采煤技術(shù)的發(fā)展，采煤工作正逐漸轉(zhuǎn)化為集約化與機(jī)械化，這一轉(zhuǎn)變加快了采煤工作，并為企業(yè)帶來(lái)更高的效益，與此同時(shí)也使得粉塵量增多，粉塵危害進(jìn)一步加劇。因此，做好煤礦粉塵的防治工作勢(shì)在必行。

2 采煤工作面粉塵防治技術(shù)

2.1 減塵

2.1.1 煤層注水技術(shù)

該技術(shù)被應(yīng)用在采煤作業(yè)前期，其目的就是通過(guò)對(duì)煤體和原生煤的預(yù)先濕潤(rùn)來(lái)提高煤體的可塑性，進(jìn)而降低采煤作業(yè)中工作面的粉塵量，減少采煤對(duì)工作人員的身體傷害。其具體操作方式為：在采煤作業(yè)前，在其工作面上進(jìn)行鉆孔注水，灌入點(diǎn)位中心，在注水壓力下，讓水沿著煤體縫隙和紋理向四周不斷延伸，從而達(dá)到濕潤(rùn)煤體的作用[1]。通過(guò)這樣的方式能夠降低采煤作業(yè)中近4成左右的粉塵量。如圖1所示。

圖1 煤層注水鉆孔布置圖

隨著研究力度的加大，技術(shù)的不斷成熟，煤層鉆孔注水中產(chǎn)生的裂隙現(xiàn)象和孔隙等問題得到了顯著改善，這為粉塵的有效抑制奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.1.2 濕式鑿巖技術(shù)

此種方法主要是利用鑿巖機(jī)打眼注水技術(shù)，將壓力水注入到孔底位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抑塵目的。

2.1.3 水封爆破技術(shù)

第一步要在鉆好的炮眼中加入定量的壓力水；第二步對(duì)煤體的濕潤(rùn)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，第三步在濕潤(rùn)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，在炮眼內(nèi)填入炸藥并將封孔器插好。最后，爆破。此種方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)減塵目的，但是在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)有一定難度。例如壓力水的注入問題，一旦沒有把握好壓力水的注入量，則會(huì)導(dǎo)致壓力水的過(guò)多流失，進(jìn)而產(chǎn)生空炮問題，影響爆破效果[2]。

2.2 降塵

2.2.1 采煤機(jī)噴霧技術(shù)

采煤機(jī)本身安裝了內(nèi)外噴霧系統(tǒng)。外噴霧系統(tǒng)主要是針對(duì)空氣中懸浮的煤塵。內(nèi)噴霧則是通過(guò)切割機(jī)上設(shè)置的噴嘴直接作用于割煤作業(yè)的作業(yè)面，進(jìn)而起到降塵的目的。

2.2.2 液壓支架架間噴霧技術(shù)

采煤作業(yè)的主要塵源之二是液壓支架移架和放煤口放煤過(guò)程產(chǎn)生的，目前針對(duì)這兩部分的塵源防塵方法是自動(dòng)噴霧降塵法，即液壓支架架間噴霧實(shí)現(xiàn)降塵目的。液壓支架自動(dòng)噴霧示意圖如圖2所示。

圖2 液壓支架自動(dòng)噴霧示意圖

2.2.3 風(fēng)流凈化水幕技術(shù)

此技術(shù)是將綜采作業(yè)面按照不同的作業(yè)要求或者按照降塵要求配置風(fēng)速，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)排塵。通常情況下，最低排塵風(fēng)速在0.25 m/s～0.5 m/s之間范圍,最優(yōu)排塵風(fēng)速在1.5 m/s～2.0 m/s之間范圍。風(fēng)流凈化水幕技術(shù)的布置示意圖如圖3所示。

圖3 風(fēng)流凈化水幕布置示意圖

2.3 個(gè)體防護(hù)技術(shù)

此技術(shù)中的個(gè)體指的是井下作業(yè)人員，實(shí)施方式是井下作業(yè)人員遇到風(fēng)塵大的作業(yè)面時(shí)，通過(guò)佩戴防塵口罩、面具、呼吸器等減少粉塵的吸入。

3 實(shí)例分析

3.1 工作面概況

本公司的采煤工作面主要位于13號(hào)煤一盤區(qū)，整體傾斜長(zhǎng)度在1 000 m左右，走向長(zhǎng)度約為200 m。

3.2 工作面綜合防塵介紹

3.2.1 防塵路線及設(shè)施

3.2.1.1 防塵路線

3.2.1.2 防塵設(shè)施

首先，應(yīng)在防塵管路上安裝壓力表和水質(zhì)過(guò)濾器設(shè)備。防塵管路的末端位置設(shè)置壓力表，在距離工作面進(jìn)、回風(fēng)巷口20 m距離內(nèi)設(shè)置水質(zhì)過(guò)濾器。

其次，在距離工作面小于50 m的進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)設(shè)置兩道凈化水幕，并且兩道水幕的距離需要大于10 m；在回風(fēng)巷內(nèi)進(jìn)行同樣設(shè)置；此外，在回風(fēng)巷巷口30 m～50 m之間設(shè)置一道凈化水幕[4]。

再次，降塵噴霧裝置應(yīng)設(shè)置在破碎機(jī)的進(jìn)出口、轉(zhuǎn)載點(diǎn)等位置，防塵罩需要轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭及膠帶輸送機(jī)機(jī)頭進(jìn)行設(shè)置。

最后，將移架噴霧裝置安設(shè)在每架支架上。防塵設(shè)施應(yīng)配有專門的臺(tái)賬，并由專人進(jìn)行防塵設(shè)施及臺(tái)賬的管理，確保防塵設(shè)施使用的合理性、有效性。同時(shí)要定期對(duì)防塵設(shè)施進(jìn)行檢查和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)損壞及時(shí)修補(bǔ)，保證防塵效果。

3.2.2 防塵實(shí)施方法

3.2.2.1 煤層注水

通過(guò)對(duì)肖家山金礦區(qū)礦體地質(zhì)特征數(shù)據(jù)的處理、分析，取得了以下認(rèn)識(shí)：控礦變量中礦體厚度、傾向、品位與資源量之間具有相關(guān)性，礦體的長(zhǎng)度、延伸、傾角與資源量之間具有奇異性。礦體資源量的多重分形特征與成礦階段相對(duì)應(yīng)，并顯示礦區(qū)仍具有一定的找礦前景。礦體長(zhǎng)度分形特征與礦體兩種就位空間相匹配。礦床的品位-噸位關(guān)系服從指數(shù)關(guān)系，利用次模式能夠快速評(píng)價(jià)不同最低工業(yè)品位時(shí)礦床資源儲(chǔ)量規(guī)模。

由上文可知，煤層注水發(fā)生在工作面回采之前，本次作業(yè)也同樣在此階段進(jìn)行了煤層注水作業(yè)，從回風(fēng)順槽的切眼位置上開始，自北向南完成施工作業(yè)，且整個(gè)注水孔之間的間隔距離不得小于20 m，開孔孔徑、高度為75 mm、1.0 m，所有注水鉆孔的孔長(zhǎng)度控制在160 m左右。注水鉆孔的速度應(yīng)隨著回采進(jìn)度，即作業(yè)面推進(jìn)的進(jìn)程內(nèi)應(yīng)保證有1～3個(gè)完成注水的鉆孔[5]。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)面實(shí)行壓力測(cè)定和驗(yàn)算，其結(jié)果表明，該工作面上的注水壓力在8 MPa左右。因此，將此壓力值設(shè)定在5 MPa～8 MPa之間。結(jié)合13號(hào)煤層的特點(diǎn)，將注水流量設(shè)置為每小時(shí)1.0 m3。此種設(shè)置經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和后期驗(yàn)算得出，煤體內(nèi)部在先脈沖動(dòng)壓注水3 h后可以形成煤層注水滲透網(wǎng)。為滿足生產(chǎn)需要，必須每天開展一個(gè)鉆孔的注水工作。

3.2.2.2 采煤機(jī)內(nèi)、外噴霧裝置安裝及設(shè)置

割煤過(guò)程主要利用噴霧進(jìn)行降塵，采煤機(jī)的內(nèi)、外噴霧裝置的壓力需要控制在4 MPa以上。如果發(fā)現(xiàn)外噴霧壓力小于實(shí)際壓力的設(shè)定值，就需要適當(dāng)增加外噴霧裝置。反之，大于設(shè)置壓力，就是由于采煤機(jī)無(wú)水和噴霧裝置失常情況，采煤機(jī)應(yīng)停機(jī)，不得繼續(xù)作業(yè)。

3.2.2.3 定期檢查防塵設(shè)施，并做好作業(yè)時(shí)的降塵

定期對(duì)綜采工作面的防塵設(shè)施進(jìn)行檢查，確保設(shè)施的完好、有效、齊全，在作業(yè)期間，應(yīng)保證每處降塵噴霧、凈化水幕的正常使用；在移支架和割煤時(shí)，應(yīng)打開距離作業(yè)地點(diǎn)較近的支架移架噴霧裝置，以保證降塵效果。

3.2.2.4 沖洗巷道積塵

巷道積塵沖洗時(shí)，首先將長(zhǎng)度在30 m～50 m之間的膠管與靜壓水管進(jìn)行連接，沖洗的方向要從上風(fēng)側(cè)開始。沖洗頻次的設(shè)定需根據(jù)實(shí)際情況合理設(shè)定，通常情況下，100 m左右的距離內(nèi)要每天沖洗一次，100 m以外的應(yīng)每周沖洗一次，而轉(zhuǎn)載點(diǎn)在20 m以內(nèi)的則要每班沖洗一次。

3.2.2.5 要求每位工作人員愛護(hù)防塵設(shè)施

按照操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防塵設(shè)施的使用，綜采開工前，班組需對(duì)灑水設(shè)施進(jìn)行檢修，保證設(shè)施完好、齊全，進(jìn)而達(dá)到防塵目的。

4 結(jié)語(yǔ)

采煤工作面的粉塵防治是一項(xiàng)難度較大的工作，所以我們應(yīng)對(duì)其加強(qiáng)重視，并積極鼓勵(lì)創(chuàng)新，以此來(lái)將新的科學(xué)技術(shù)更好的應(yīng)用于粉塵防治工作中，進(jìn)而為采煤工作者提供一個(gè)相對(duì)衛(wèi)生的作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展。