采煤工作面綜合防塵技術(shù)應(yīng)用研究

張 凱

（潞安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長治 046204）

與其他行業(yè)相比，煤礦開采工作需要面臨更大的危險(xiǎn)，且工作人員長期處在高粉塵環(huán)境，嚴(yán)重危害身體健康。近年來，煤礦新發(fā)塵肺病人數(shù)持續(xù)增長，引起了社會(huì)各界的普遍關(guān)注。如何實(shí)現(xiàn)在采煤工作面高效利用各種防塵技術(shù)持續(xù)提升綜合防塵效果，值得深思。

1 煤礦粉塵的危害

煤礦粉塵亦可稱之為礦塵，是煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各類煤微粒與巖微粒。由于微粒自身體積、質(zhì)量、形狀以及礦井內(nèi)風(fēng)速、濕度等因素的影響，一部分粉塵會(huì)在空中漂浮，繼而形成浮塵，直接威脅生產(chǎn)安全。在特定條件下，煤礦粉塵可以發(fā)生燃燒甚至爆炸，對礦井帶來非常大的危害。此外，粉塵還會(huì)造成環(huán)境污染，降低巷道中的能見度，威脅工作人員身體健康。

煤炭行業(yè)主要的職業(yè)病誘因包括粉塵、有毒氣體、噪聲以及高溫等。其中，由粉塵引發(fā)的塵肺病最常見，占煤礦職業(yè)病比例的70%以上[1]。近年來，雖然國內(nèi)煤礦安全生產(chǎn)整體形勢呈現(xiàn)出好轉(zhuǎn)態(tài)勢，但是塵肺病病例數(shù)呈上升趨勢，如圖1所示。除了管理問題之外，煤礦企業(yè)及工作人員對粉塵危害的認(rèn)識不足，對職業(yè)健康未能形成足夠關(guān)注，使新型技術(shù)在實(shí)際推廣過程中受到了制約，進(jìn)一步加劇了煤礦行業(yè)塵肺病的情況。

圖1 近些年我國煤礦新發(fā)塵肺病和事故死亡人數(shù)對比圖

2 采煤工作面綜合防塵技術(shù)

經(jīng)分析煤炭行業(yè)塵肺病整體情況可知，提高采煤工作面除塵效果非常重要。必須在煤炭行業(yè)中引入新型技術(shù)，同時(shí)加強(qiáng)管理，才能夠獲得更好的防塵效果。

2.1 傳統(tǒng)防塵技術(shù)

某煤礦早期應(yīng)用傳統(tǒng)防塵技術(shù)。第一，在采煤機(jī)割煤過程中，應(yīng)用采煤機(jī)內(nèi)外噴霧的方式控制粉塵的產(chǎn)生。第二，在液壓支架上安裝自動(dòng)噴霧降塵系統(tǒng)。第三，在液壓支架之間、兩端以及轉(zhuǎn)載點(diǎn)位置設(shè)置防塵噴霧裝置。第四，巷道中設(shè)置防塵水簾與水幕。第五，通過煤層注水的方式濕潤煤層，以降低采煤過程煤塵飛揚(yáng)的程度。

大量實(shí)踐發(fā)現(xiàn)：應(yīng)用采煤機(jī)內(nèi)外噴霧的方式經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)煤泥堵塞的情況，且其霧化效果較差，實(shí)際降塵效果較低；在支架間、兩端以及轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧，容易將工作人員衣物噴濕，影響工作人員繼續(xù)工作；各類水簾、水幕以及煤層注水設(shè)施，需要由工作人員以手動(dòng)方式開關(guān)，人為因素影響較大，很難在工作面發(fā)揮出其最優(yōu)降塵和除塵效果。

2.2 改進(jìn)綜合防塵技術(shù)

第一，在采煤機(jī)的兩個(gè)滾筒臂上安裝12 MPa規(guī)格的自動(dòng)式增壓噴霧降塵設(shè)施，能夠在短時(shí)間內(nèi)噴出水霧。應(yīng)用聯(lián)動(dòng)控制機(jī)制，在無人員值班的工況下自動(dòng)完成噴霧降塵工作，以保證采煤機(jī)割煤過程中全面覆蓋礦塵，直接控制根源[2]。為切實(shí)達(dá)成聯(lián)動(dòng)機(jī)制，在高壓噴水裝置中，當(dāng)水量小于設(shè)定水位線或者不使用此裝置時(shí)，應(yīng)自動(dòng)斷開設(shè)備電源，使采煤機(jī)停止工作，從而確保除塵效果，同時(shí)防止高壓噴霧裝置出現(xiàn)堵塞情況。

第二，在液壓支架上增設(shè)具備負(fù)壓誘導(dǎo)機(jī)制的降塵設(shè)施，繼而在液壓支架發(fā)生移動(dòng)的過程中完成自動(dòng)噴霧降塵操作，縮減或者避免因?yàn)橐簤褐Ъ芤苿?dòng)過程所引發(fā)的礦塵灑落問題，且要配備聯(lián)動(dòng)裝置，以實(shí)現(xiàn)無工作人員時(shí)的有效運(yùn)行。對比使用前后的防塵效果可發(fā)現(xiàn)：負(fù)壓誘導(dǎo)降塵可以高效縮減礦塵產(chǎn)生量，降塵效果可以達(dá)到36%及以上。

第三，對于工作面采煤機(jī)中配置的高壓噴霧降塵設(shè)施，可以在水中添加一定量礦用降塵劑，以確保在高壓噴霧下避免礦塵和其他顆粒產(chǎn)生靜電，維持礦塵表面與周邊范圍內(nèi)空氣濕潤度，并增加礦塵顆粒自身的質(zhì)量，使其快速下沉，直接提升降塵效果。比如，KTH-E203型礦用降塵劑并沒有任何毒性與刺激性，可以保證工作人員的安全，且可達(dá)到49%及以上的降塵率。

第四，為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控采煤工作面位置的礦塵濃度，同時(shí)達(dá)到系統(tǒng)自動(dòng)噴霧降塵的目的，可以在工作面增設(shè)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測與自動(dòng)噴霧降塵設(shè)備[3]。在端頭支架上設(shè)置監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測巷道內(nèi)礦塵濃度的變化，同時(shí)設(shè)置礦塵濃度的限定值。濃度超出設(shè)定值后，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出降塵信號，隨后自動(dòng)控制噴霧降塵設(shè)備噴霧降塵，使礦塵濃度下降至限定范圍。該方法的降塵率可以達(dá)到36%，有效控制了礦塵的蔓延。

第五，為有效控制礦塵濃度，可以在工作面區(qū)域設(shè)置多層智能捕塵網(wǎng)，并與采煤機(jī)和液壓支架等設(shè)施形成聯(lián)動(dòng)配合。智能捕塵網(wǎng)由鐵絲網(wǎng)和水幕組合而成，可以起到良好的過濾效果，高效過濾礦塵顆粒[4]。對比使用智能捕塵網(wǎng)前后的除塵效果發(fā)現(xiàn)，降塵率可以達(dá)到34%，達(dá)到了多設(shè)備聯(lián)動(dòng)降塵效果，確保了安全生產(chǎn)，同時(shí)為煤礦工作人員提供了優(yōu)質(zhì)的工作環(huán)境。

3 采煤工作面綜合防塵技術(shù)應(yīng)用效果

為實(shí)現(xiàn)高效控制采煤工作面的礦塵濃度，該礦以原有防塵設(shè)施為基礎(chǔ)進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)。首先，主要采取煤層注水、轉(zhuǎn)載點(diǎn)與架間噴霧、采煤機(jī)內(nèi)外噴霧以及巷道防塵水幕等防塵方法，并經(jīng)過研究分析引入了新型設(shè)備和技術(shù)措施。在噴霧降塵用水中添加礦用降塵劑，有效避免了噴霧噴頭堵塞的情況。其次，在采煤機(jī)滾筒臂上增設(shè)自動(dòng)增壓噴霧設(shè)施，與采煤機(jī)之間形成聯(lián)動(dòng)控制，從源頭上實(shí)現(xiàn)了礦塵的有效控制[5]。再次，在液壓支架上設(shè)置負(fù)壓誘導(dǎo)降塵設(shè)施，配以聯(lián)動(dòng)裝置，保證支架移動(dòng)過程中的降塵效果，降低了人為因素帶來的影響。最后，安裝智能捕塵網(wǎng)和在線監(jiān)測設(shè)備，促進(jìn)了噴霧降塵過程的智能化發(fā)展。

該礦綜合應(yīng)用以上5種降塵措施并進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，科學(xué)分析了各種裝置的實(shí)際使用狀況與粉塵密度，加強(qiáng)了工作人員對設(shè)備性能的監(jiān)測，確保多設(shè)備聯(lián)動(dòng)機(jī)制運(yùn)行狀態(tài)良好。多設(shè)備聯(lián)動(dòng)的工況下，有效控制了采煤工作面內(nèi)的礦塵濃度，達(dá)到了安全規(guī)程中設(shè)定的允許范圍，降塵效果如圖2所示。

圖2 多設(shè)備聯(lián)動(dòng)除塵效果示意圖

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在自動(dòng)化綜采工作上已經(jīng)配備了智能化自動(dòng)降塵裝置，并把防塵降塵裝置的使用方法和后期維護(hù)也納入精細(xì)化管理考核，直接與相關(guān)工作人員的業(yè)績相聯(lián)系。此外，制定相對完善的管理體制，實(shí)行責(zé)任制，把降塵裝置的日常維護(hù)監(jiān)管落實(shí)到個(gè)人，使得綜合防塵工作有條不紊地展開。智能化綜合降塵聯(lián)動(dòng)裝置的使用，在很大程度上為采煤工作創(chuàng)造了良好的環(huán)境，確保了職工的生命安全和礦井的生產(chǎn)安全。