掘進巷道粉塵分布規(guī)律及防治措施

張惠波

（山西汾西正佳煤業(yè)有限責任公司 ，山西 隰縣 041300）

1 掘進巷道概況

山西汾西正佳煤業(yè)有限責任公司為年產(chǎn)90萬t礦井，主采煤層有2號、3號、10號以及11號煤層，正在回采2號煤層。2號煤層平均厚度為1.6m，直接頂為砂礫巖，厚度為7.04m，上距K8砂巖25m左右；直接底為泥巖、砂質(zhì)泥巖，厚度在1.63m?，F(xiàn)在井下正在掘進2號煤層1209回采工作面材料巷，巷道設(shè)計長度為755m，凈寬為4m，凈高為2.5m，矩形斷面，凈面積為10m2，礦井通風采用的局部風機型號為FBDNO.7.1，配套采用的風筒直徑為800mm。風筒懸掛在巷道的左上角位置，現(xiàn)場測定的風筒供風量在500m3/min。

巷道為半煤巖巷道，采用型號為EBZ-160綜掘機進行掘進，采用錨桿+錨索+錨網(wǎng)支護形式，掘進同時進行支護。掘進機邊掘進邊進行噴霧降塵。

2 粉塵濃度測量

2.1 測量方法

礦井井下粉塵濃度測定一般采用稱重法、光電法以及計數(shù)法等，其中稱重法操作方便，測量結(jié)果精度高，在粉塵濃度測定中應(yīng)用較為廣泛[1～2]。因此，在對1209回采工作面材料巷粉塵濃度進行測定時，也采用稱重法進行。選用防爆粉塵采樣器型號為FCC-25，該采樣器可以連續(xù)工作接近4h，主要結(jié)構(gòu)

式中：C 為巷道內(nèi)測定的粉塵濃度（mg/m3）；W1、W2分別為采樣前后的濾薄重量（g）；Q為采樣器流量（ml/s），t表示采樣器采樣時間（s）。

2.2 測量采樣點布置

在1209回采工作面材料巷內(nèi)左側(cè)為皮帶輸送機，右側(cè)為人行通道，為了準確的測量巷道內(nèi)粉塵濃度分布，適當?shù)膶Σ蓸狱c進行加密。在橫向方向上距離巷道右?guī)图s1m位置，縱向方向上距離巷道掘進工作面25m位置處設(shè)置一個測量采樣點，之后在橫向方向上采樣點均是距離巷道右?guī)?m，縱向方向采樣點間隔75m。具體在巷道內(nèi)的采樣點布置如圖1所示。組成包括抽氣泵、采樣頭、計時器以及流量恒定電路等?；竟ぷ髟硎窍葘Σ蓸宇^采用的薄膜重量進行測量，隨后按照測量程序開啟抽氣泵一段時間后，對采樣后的濾薄重量進行再次測量，從而計算出巷道內(nèi)粉塵濃度，具體計算公式如下[3]：

圖1 巷道內(nèi)粉塵測點布置示意圖

2.3 測量方法

對巷道內(nèi)粉塵濃度進行測頂?shù)木唧w方法為[4～6]：

1）首先將采樣器采樣膜進行干燥稱重，得到W1；

2）將采樣器放置到1209回采工作面材料巷粉塵測點位置，并將采樣器支架高度設(shè)置為1500mm（呼吸性粉塵漂浮高度）；

3）將采樣器采樣頭迎向掘進工作面（回風方向），采樣器工作時間設(shè)定為20min，吸入流量值設(shè)定為20ml/min；

4）巷道掘進工作面正常掘進，待30min（粉塵全部在巷道內(nèi)彌散）后，對粉塵濃度進行測量；

5）測量時在同一個測點先后采用全塵采樣頭、呼吸性粉塵采樣頭進行采樣，采樣結(jié)束后，取出濾薄，并將濾薄對折，放入到預(yù)先準備好的采樣盒內(nèi)，便于保存；

6）將采樣取出的濾薄進行連續(xù)烘干稱量，待兩次測量間的變化在0.1mg以內(nèi)時，便可以停止烘干，記錄為采樣后的濾薄W2。按照公式（1）就可以對各個測點位置處的全塵以及呼吸性粉塵濃度進行測量。

3 測量結(jié)果分析

根據(jù)1209回采工作面材料巷測點的粉塵濃度測量結(jié)果，可以對掘進工作面全塵濃度的分布規(guī)律、運移規(guī)律以及呼吸器粉塵占全塵比例。通過計算出的數(shù)據(jù)可以繪制出全塵以及呼吸性粉塵在1209回采工作面材料巷分布曲線圖。

3.1 掘進巷道內(nèi)全塵分布規(guī)律

根據(jù)井下全塵測量結(jié)果，繪制出全塵在巷道內(nèi)的分布曲線，具體如圖2所示。

圖2 掘進巷道內(nèi)全塵分布圖

從圖2中可以看出，在掘進工作面采用噴霧降塵方式不能將巷道內(nèi)的全塵濃度降低至國家標準以內(nèi)。巷道內(nèi)距離掘進工作面越近，全塵濃度越高。在巷道迎頭位置的第一個粉塵測點測出的全塵濃度達到153mg/m3，隨著與巷道掘進迎頭距離增加，全塵濃度不斷降低。當距離巷道掘進迎頭50m以上時，巷道內(nèi)全塵濃度降低至131mg/m3，相對于距離掘進迎頭25m位置50m位置時全塵濃度降低22mg/m3，粉塵濃度降低14.4%；當距離巷道掘進迎頭100m時，巷道內(nèi)全塵濃度迅速降低，降低至54.2mg/m3，粉塵濃度降低量較25m時降低98.8 mg/m3，降低幅度達到65.2%。與巷道掘進迎頭距離超過100m后隨著距離的增加，巷道內(nèi)粉塵濃度降低幅度較小，當距離掘進面迎頭200m時，巷道內(nèi)全塵濃度在31mg/m3附近波動，變化不明顯。在接近巷道出口位置，巷道內(nèi)粉塵濃度為25.4mg/m3，仍遠國家標準高，需要結(jié)合采用其他的防塵措施。

3.2 掘進巷道內(nèi)呼吸性粉塵分布規(guī)律

根據(jù)井下呼吸性粉塵測量結(jié)果，繪制出呼吸性粉塵在巷道內(nèi)的分布曲線，具體如圖3所示。

圖3 掘進巷道內(nèi)呼吸性粉塵分布圖

從圖3中可以看出，呼吸性粉塵在在巷道內(nèi)的濃度變化不明顯。在距離巷道掘進迎頭25m位置處，呼吸性粉塵濃度為36.2mg/m3，在距離巷道掘進迎頭100m位置時，呼吸性粉塵濃度為30.2mg/m3，濃度變化不明顯。隨著預(yù)巷道掘進迎頭距離的不斷增加，呼吸性粉塵濃度有減小趨勢，但是降低幅度較小。在距離巷道掘進迎頭500m位置時，呼吸性粉塵濃度仍有20.2%，遠高于國家標準規(guī)定的呼吸性粉塵濃度。

4 呼吸性粉塵占比分析

在正常掘進的煤巷中，粉塵濃度降低措施主要是通過通風轉(zhuǎn)移粉塵以及噴霧降塵進行。巷道不同距離中呼吸粉塵占到全塵濃度比例是判定掘進巷道粉塵治理效果的重要指標。1209回采工作面材料巷不同位置呼吸性粉塵占全塵比值如圖4所示。

圖4 巷道內(nèi)呼吸性粉塵占全塵比值分布圖

從圖4中可以看出，隨著與巷道掘進迎頭距離的不斷增加，呼吸性分粉塵占全塵濃度比例呈現(xiàn)出現(xiàn)急劇增加，后趨于穩(wěn)定趨勢。在25m位置呼吸性分粉塵占全塵濃度比例為26.1%，在248m位置呼吸性分粉塵占全塵濃度比值為86.1%。與巷道掘進迎頭距離越遠，全塵濃度不斷降低，但是呼吸性粉塵占比不斷提升，同時呼吸性粉塵是導致矽肺病的主要因素，表明巷道內(nèi)的粉塵危害性并沒有隨著與掘進迎頭距離增加而降低。

呼吸性粉塵占比較大的主要原因是，隨著時間的推移，全塵自然下沉量較大，但是呼吸性粉塵的自然沉降量卻十分有限，在井下巷道測量值中呼吸性粉塵還有增加趨勢。呼吸性粉塵的體積小，比表面積大，在空氣中受到的浮力與自身的重力接近，容易在空氣中長時間懸浮，加之巷道內(nèi)皮帶輸送機運輸也不斷的產(chǎn)生粉塵、行人行走會帶起部分積塵。上述諸多種因素綜合作用導致呼吸性粉塵降低幅度較小，占全塵比值高。

5 建議措施

根據(jù)1209回采工作面材料巷粉塵濃度測量結(jié)果，降低巷道掘進時粉塵產(chǎn)生量可以從以下幾個方面著手：掘進迎頭煤層注水；增設(shè)除塵風機；安裝凈化水幕；對巷道沖水清洗。

1）掘進迎頭煤層注水。根據(jù)1209回采工作面材料巷掘進的2號煤層賦存情況，在掘進迎頭采用單孔注水方式，注水孔孔徑為73mm，鉆進深度為80mm。采用型號為5BZ-2/16型動壓注水機，注水壓力控制在16MPa，注水封孔器采用KSS63型，單個注水鉆孔的注水量要在120m3左右，具體根據(jù)現(xiàn)場注水情況具體確定。

2）增設(shè)除塵風機。在1209回采工作面材料巷掘進迎頭增設(shè)布置型號為KCS-300D型礦用濕式防爆除塵風機，降低掘進迎頭粉塵量。同時由于巷道掘進時產(chǎn)生的粉塵粒徑以及密度小，為了降低除塵效果，需要在除塵風機用水中調(diào)價一些藥劑，提升水對粉塵的吸附率，提高除塵效果。

3）安裝凈化水幕。在掘進工作面迎頭30m范圍內(nèi)布置兩道凈化水幕，在巷道出口20m位置處布置一道凈化水幕。巷道迎頭凈化水幕采用ZPH-127紅外裝置，根據(jù)粉塵濃度自動控制噴霧除塵，提升除塵的針對性，并降低水對巷道底板影響。

4）在轉(zhuǎn)載機上架設(shè)防塵罩，降低落煤時粉塵的溢散量，并安排專人定期對已經(jīng)掘進的巷道進行噴水清掃，降低積塵揚起量。