屯蘭礦采掘工作面粉塵危害及綜合防塵措施探討

賈志杰

（西山煤電（集團）有限責任公司職業(yè)病防治所，山西 太原 030053）

0 引 言

粉塵廣泛存在于煤礦的各個生產環(huán)節(jié)，是威脅煤礦職工的生命及身體健康的常見危害因素之一。由于煤礦井下生產環(huán)境相對比較封閉，空氣的流動性較差，采煤、掘進、放煤、打眼、支護、煤炭運輸等環(huán)節(jié)均會產生大量粉塵，嚴重危害煤礦職工的身體健康[1]。

對煤礦粉塵的危害主要分為以下2 個方面:①煤灰具有強烈的自燃性和爆炸性。煤塵的爆炸是目前我國煤礦發(fā)生的安全事故中最為嚴重的自然災害之一,與傳統(tǒng)的瓦斯爆炸相比,煤塵的爆炸強度和受到影響的范圍都更大、破壞能力也更強,造成的社會經濟危害也就更嚴重。據初步統(tǒng)計,2000 - 2019 年,我國連續(xù)發(fā)生了煤塵爆炸等火災事故共16 起,總計導致500 多人傷亡；②煤塵可致人員塵肺病。在煤炭行業(yè)中，塵肺病是一種出現(xiàn)較多的職業(yè)病，比起瓦斯爆炸，它所具有的影響力更強，并且對人體健康造成傷害，潛在的危害性更為嚴重。據統(tǒng)計，我國每年因塵肺病死亡的人數是礦難和其他工傷事故死亡礦工數量 6 倍之多[2]。

1 礦井概況

屯蘭礦為西山煤電（集團）有限責任公司下屬的一座特大型現(xiàn)代化礦井，該礦位于古交市，距古交市城區(qū)大約6 km，距離太原市約60 km，行政區(qū)劃屬古交市。

該礦于1997 年10 月進入試生產，2002 年10月正式生產,2004 年礦井產能增加為500 萬t/a。屯蘭礦現(xiàn)已開采10 多年。

屯蘭礦現(xiàn)有職工人數為2 825 人，其中接觸粉塵的人員為2 301 人。

2 屯蘭礦近15 年塵肺病發(fā)病趨勢分析

屯蘭礦現(xiàn)有塵肺病人共84 人，其中采煤工24人，掘進工41 人，采掘工作面塵肺病人占比77.4%。從2004-2021 年共診斷出塵肺并人84 例，其中2008-2018 年共診斷出73 例，占比86.9%。屯蘭礦2006 - 2021 年15 年塵肺病發(fā)病趨勢分布如圖1 所示。

由圖1 可知，2008 年之前共診斷出塵肺病4例，究其原因可能為2002 年礦井正式投產，工人接觸粉塵的工齡較短；另一方面可能為早期企業(yè)對職業(yè)健康體檢的重視不足，導致體檢率不足，未能及時發(fā)現(xiàn)早期塵肺病例，2008 - 2018 年10 間年共診斷出73 例，主要原因為勞動者接塵時間的增加及煤礦開采的加大；另一方面企業(yè)對健康體檢逐漸重視，體檢率的提高及診斷技術的提高，導致職業(yè)病人呈現(xiàn)爆發(fā)趨勢，2019、2020、2021 年 3 年塵肺病人呈下降趨勢，說明近幾年礦井對職業(yè)病防治的重視程度日益加強，職工的個人防護意識也隨之加強。

圖1 2006-2021 年15 年塵肺病發(fā)病趨勢分布圖

3 采掘工作面常規(guī)防塵措施分析

本次對屯蘭礦采掘工作面現(xiàn)有粉塵防護措施進行了調查。

3.1 18405 綜采工作面現(xiàn)采取的防塵措施

1）用瓦斯抽采鉆孔進行煤層注水，本次監(jiān)測時段，綜采工作面未進行煤層注水。

2）工作面配備了2 臺BPW516/16 型噴霧泵，噴霧泵為采煤機提供壓力保障，現(xiàn)場采煤機內外噴霧壓力滿足要求、內噴霧部分有堵塞。

3）液壓支架每架前后均設置有1 個噴嘴，破碎機上方安裝有密閉罩，內設置有噴霧裝置。

4）綜采工作面回風順槽共安設3 道風流凈化水幕，采用風水聯(lián)動裝置，霧化效果良好。

5）回風順槽距工作面15 m 處安設GCD1000(A)型粉塵傳感器，在線接入礦井監(jiān)控系統(tǒng)，報警值設為4 mg/m3。

6）運輸順槽機尾、機頭設有自動噴霧降塵裝置。

7）綜采工作面防塵進水管路中設置有水質過濾器。

3.2 18406 綜掘工作面現(xiàn)采取的防塵措施

1）掘進機設置有內外噴霧裝置，但掘進工作面未設置加壓噴霧泵，噴霧壓力不滿足要求，掘進機內外噴霧霧化效果較差。

2）18406 綜掘工作面未設置濕式除塵風機。

3）掘進巷道共安設有2 道風流凈化水幕，采用風水聯(lián)動裝置，霧化效果良好。

4）掘進工作面回風側安裝有粉塵傳感器，在線并入礦井監(jiān)控系統(tǒng)，報警值設為4 mg/m3。

5）運輸順槽機尾、機頭設置有自動噴霧裝置。

6）工作面防塵進水管路中設置有水質過濾器。

按照《煤礦安全規(guī)程》、《國家安全生產監(jiān)督管理總局第73 號令》[3]的相關規(guī)定,對屯蘭礦現(xiàn)場采掘工作面防塵措施不符合項提出了整改意見：①綜采工作面應嚴格按照注水規(guī)程及防護設施設計進行煤層注水；②保證采煤機的內外噴霧能正常使用；③掘進工作面應增設高壓噴霧泵，保證掘進機內噴霧壓力不小于2.0 Pa，外噴霧壓力不小于4.0 Pa[3]。

4 采掘工作面粉塵監(jiān)測情況分析

2021 年4 月，對屯蘭礦進行了初步現(xiàn)場調查及粉塵現(xiàn)場監(jiān)測，本次采用定點短時間采樣方法對18405 采煤工作面5 個工作點的呼塵濃度進行了檢測，對18406 綜掘工作面4 個工作點的呼塵濃度進行檢測。工作場所粉塵（呼塵）濃度檢測結果見表1。

表1 工作場所粉塵(呼塵)濃度檢測結果

由表1 可以看出，該礦綜采工作面采煤機司機操作位、轉載破碎機處、掘進工作面掘進機司機操作位、打眼工作地點、運輸順槽皮帶尾部共5 處作業(yè)地點的呼塵濃度不符合《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第1 部分：化學有害因素GBZ2.1-2019》中職業(yè)接觸限值的要求[4]。

2021 年4-5 月，屯蘭礦對防塵措施不符合項進行了整改，對屯蘭礦整改后粉塵進行了復測，監(jiān)測結果整改前后對比如圖2 所示。

圖2 屯蘭礦粉塵監(jiān)測結果整改前后對比圖

由圖2 知，整改后，現(xiàn)場粉塵濃度得到明顯改善，采煤工作面經過煤層注水，掘進工作面增設高壓噴霧泵后，粉塵濃度可降低至50 %左右，但采煤工作面采煤機司機處、轉載破碎機處、掘進機司機處、打眼工作點、帶式輸送機尾部粉塵濃度仍然超標。

5 采掘工作面綜合防塵技術探討

5.1 綜采工作面粉塵防治技術

采用常規(guī)粉塵防治措施后，綜采工作面粉塵仍然存在超標情況，針對現(xiàn)有防塵技術的不足，國內有關學者提出了綜采工作面塵源局部霧化封閉除塵技術，該技術主要包括采煤機噴霧優(yōu)化、液壓支架噴霧的優(yōu)化以及文氏負壓二次降塵裝置、采煤機濕式除塵器等。將采煤機區(qū)域與液壓支架區(qū)域視作2 個既相互聯(lián)系又相對獨立的局部區(qū)域：一方面是針對采煤機的區(qū)域, 通過使用采煤機的濕式除塵器和采煤機噴霧構筑局部的霧化空間進行封閉截割煤塵逸散的區(qū)域, 并有效地抑制截割時在湍流和風力擾動下由于偏移風流向人行道的偏移或減慢其在人行道中的偏移積分速度, 從而有效地抑制了人行道中的煤塵污染情況持續(xù)惡化；另一方面，針對液壓支架區(qū)域通過文氏負壓二次降塵裝置在人行道中形成的負壓流場，能夠有效吸附留于呼吸帶高度的移架煤塵，并將其噴射至液壓支架區(qū)域的局部霧化封閉空間，從而緩解人行道中的煤塵污染狀況［6］。

5.2 綜掘工作面粉塵防治技術

綜掘工作面采用常規(guī)防塵技術后，粉塵仍然存在超標情況，國內學者［7］研發(fā)了由輕質三向旋流風幕裝置、高效濕式除塵風機、增潤劑定量添加裝置等構成的綜掘工作面高效小型化風霧雙幕協(xié)同增效控除塵成套技術裝備，攻克了水霧幕受高速軸向壓風流影響不易成型的難題，實現(xiàn)了掘進機截割粉塵先由水霧幕包裹捕集，然后逃逸粉塵再由三向旋流風幕與除塵風機等有效控除的突破。成套裝備具有安裝簡便、移動快捷、適應性強等優(yōu)點，滿足了我國不同類型巷道快速掘進的需求[2]。

6 結 論

屯蘭煤礦現(xiàn)有塵肺病人較多，近幾年每年均有新發(fā)病例，采掘工作面采用常規(guī)粉塵防治措施后仍然存在超標情況，本文在查閱相關文獻的基礎上，建議礦方可嘗試采用國內成熟的采掘工作面防塵新技術以便達到更好的降塵效果。

本次對屯蘭礦采掘工作面防塵措施進行了分析，通過對比采用常規(guī)防塵措施前后粉塵濃度，提出礦方應繼續(xù)加強粉塵治理，有利于提升屯蘭礦的粉塵防護水平，能有效的減少塵肺病的發(fā)生、保障接觸粉塵職工的生命安全及身體健康、提高粉塵綜合治理水平具有重要作用[5]。