掘進(jìn)巷道綜合防塵措施的優(yōu)化應(yīng)用

白海風(fēng)

（大同煤礦集團(tuán)虎龍溝煤礦， 山西 朔州 036000）

引言

巷道掘進(jìn)期間割煤、爆破、破碎、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸?shù)冗^程會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，再加上井下巷道風(fēng)量較大，造成井下空氣中粉塵含量較高。在粉塵含量較高的巷道中作業(yè)，不僅會(huì)對(duì)工作人員健康造成隱患、降低工作面的標(biāo)準(zhǔn)化水平，而且由于工作人員能見度下降，會(huì)導(dǎo)致工作人員誤操作。在粉塵較大的巷道中，如果遇到明火很容易引起巷道煤塵爆炸。因此為了確保煤礦安全生產(chǎn)，需采取合理有效的降塵措施，確保工作面安全生產(chǎn)[1]。

1 巷道概況

大同煤礦集團(tuán)虎龍溝煤礦21505 巷位于一盤區(qū)北部，巷道設(shè)計(jì)長度為1 505 m，巷道設(shè)計(jì)斷面規(guī)格（寬×高）為4.0 m×3.5 m，巷道掘進(jìn)煤層為5 號(hào)煤層，平均厚度為12 m；巷道在開口前120 m 由于拐彎巷道較多不利于機(jī)械化掘進(jìn)施工，采用爆破掘進(jìn)施工工藝，巷道掘進(jìn)120 m 且待系統(tǒng)掘進(jìn)完成后采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，截止目前巷道已掘進(jìn)580 m。

由于巷道掘進(jìn)前期防塵措施不到位或者不合理，導(dǎo)致巷道內(nèi)粉塵濃度大，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)巷道掘進(jìn)時(shí)粉塵質(zhì)量濃度達(dá)104 mg/m3，能見度不足8.0 m，不僅降低了巷道質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平，而且高濃度粉塵不利于人員安全施工[2]。

2 21505 巷原防塵措施及問題分析

2.1 原防塵措施

1）爆破施工防塵措施。巷道爆破時(shí)，工作人員通常采用干式鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，打鉆時(shí)利用局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，同時(shí)在巷口安裝噴霧裝置進(jìn)行降塵。

2）機(jī)掘施工防塵措施。巷道機(jī)掘時(shí)，工作人員在巷道頂板每隔100 m 安裝一個(gè)噴霧裝置，同時(shí)在運(yùn)輸線路各轉(zhuǎn)載點(diǎn)及掘進(jìn)機(jī)機(jī)頭部安裝噴霧裝置[3]。

2.2 主要存在的問題

1）掘進(jìn)巷道通常采用干式鉆機(jī)及螺旋式麻花釬桿，同時(shí)配套使用合金鋼鉆頭進(jìn)行鉆孔。鉆機(jī)的工作原理是通過高壓風(fēng)帶動(dòng)釬桿轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)鉆孔，這種鉆孔方式不具備噴霧降塵功能，而且在鉆孔期間會(huì)產(chǎn)生較多的粉塵[4]。

2）巷道爆破時(shí)，炸藥爆炸的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的瞬間沖擊波，沖擊波會(huì)造成周圍煤壁及底板的浮煤高速噴射，從而造成工作面浮煤及揚(yáng)塵增多。

3）由于21505 巷掘進(jìn)煤層為侏羅紀(jì)煤層，該煤層煤質(zhì)疏松，掘進(jìn)機(jī)機(jī)械化開采時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的粉塵。

4）掘進(jìn)巷道頂板每隔100 m 安裝一個(gè)噴霧裝置，正常掘進(jìn)時(shí)噴霧裝置自動(dòng)灑水，通過形成水霧進(jìn)行除塵，然而巷道由于風(fēng)速較大，水霧很容易被吹散，降低了水霧的除塵效果。

5）掘進(jìn)機(jī)在正常生產(chǎn)時(shí)，細(xì)小的煤泥很容易進(jìn)入到灑水噴頭內(nèi)導(dǎo)致噴水裝置堵塞，從而導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)不能正常噴霧灑水，而且掘進(jìn)工作面空間比較小，噴霧裝置噴出的水會(huì)造成工作面煤泥較多，不利于工作面的正常掘進(jìn)[5]。

3 綜合防塵措施的優(yōu)化改進(jìn)

1）采用濕式鉆孔技術(shù)。為了能夠降低鉆機(jī)在鉆孔時(shí)產(chǎn)生較大的煤塵，技術(shù)人員采用濕式鉆孔法。即在鉆機(jī)上安裝一套噴水裝置，鉆機(jī)在風(fēng)壓鉆孔的同時(shí)將靜壓水帶入鉆孔內(nèi)，從而增加鉆孔的濕度，達(dá)到降塵的目的。

2）安裝擋矸裝置。為了能夠降低掘進(jìn)工作面跑破時(shí)產(chǎn)生的巨大沖擊波，技術(shù)人員涉及了一塊擋矸裝置，并將其安裝在距離跑破點(diǎn)12 m 處，煤壁在跑破時(shí)，擋矸裝置能夠有效地阻擋沖擊波及飛濺的矸石，從而降低了粉塵的濃度。

3）煤層注水。為了能夠降低整個(gè)工作面煤塵在掘進(jìn)時(shí)的粉塵濃度，技術(shù)人員在工作面施工多個(gè)注水鉆孔，掘進(jìn)工作面每前移10 m 施工4 個(gè)注水鉆孔，注水鉆孔要距頂板2.0 m，孔與孔的間距為1 m，施工完畢后使用注水泵將高壓水注入到鉆孔，增加整個(gè)煤層的濕潤度，達(dá)到降低工作面粉塵濃度的目的。

4）安裝泡沫抑塵裝置。為了能夠降低掘進(jìn)機(jī)在正常生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的粉塵濃度，技術(shù)人員采用泡沫抑塵裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的灑水裝置。泡沫抑塵裝置主要由以下部件組成：噴頭、泡沫發(fā)生器、泡沫分配器、管路。通過在管路中注入添加劑，在泡沫發(fā)生器進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生大量的細(xì)小泡沫，泡沫通過噴頭噴到掘進(jìn)工作面，能夠大量吸附細(xì)小的顆粒，又不會(huì)造成工作面積水，有效降低了工作面的粉塵濃度。

5）安裝自動(dòng)防塵水幕。技術(shù)人員在掘進(jìn)工作面每隔100 m 安裝一套自動(dòng)防塵水幕來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的噴霧裝置。自動(dòng)防塵水幕主要有以下部件組成：水泵、饋電開關(guān)、水簾、噴頭、過濾池、旋轉(zhuǎn)裝置、傳感器，如圖1 所示。正常生產(chǎn)時(shí)，高壓噴頭噴射水霧形成一道閉合的水簾，水簾能夠?qū)⑾锏澜?jīng)過的粉塵及時(shí)捕捉，水簾流下的污水進(jìn)入到過濾池，經(jīng)過過濾后的水能夠繼續(xù)使用，當(dāng)巷道有大型設(shè)備及人員通過時(shí)，傳感器可以通過控制傳感器及饋電開關(guān)對(duì)水簾進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

6）其他措施。為了減少掘進(jìn)巷道的浮煤，日常工作中還需安排工作人員定時(shí)對(duì)巷道進(jìn)行沖洗，隨著掘進(jìn)巷道的不斷深入，技術(shù)人員在工作面每隔300 m安裝一臺(tái)局部除塵設(shè)備，同時(shí)在各運(yùn)輸線路上的各轉(zhuǎn)載點(diǎn)安裝封閉式灑水裝置，從而達(dá)到降低工作面粉塵的濃度。

圖1 21505 巷自動(dòng)防塵水幕結(jié)構(gòu)示意圖

4 應(yīng)用效果

大同煤礦集團(tuán)虎龍溝煤礦針對(duì)21505 巷掘進(jìn)前期巷道內(nèi)防塵措施的不足，對(duì)巷道防塵進(jìn)行合理優(yōu)化。實(shí)際應(yīng)用效果表明，優(yōu)化改進(jìn)后21505 巷在后期掘進(jìn)中巷道內(nèi)平均粉塵質(zhì)量濃度低于27 mg/m3，能見度提高至30 m 以上，取得了預(yù)期降塵效果，為其他巷道掘進(jìn)降塵提供了實(shí)踐依據(jù)。