山西潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)有限公司位于山西省長(zhǎng)治市西南部，距離市區(qū)11公里，是山西潞安集團(tuán)的一個(gè)新建礦井。司馬礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150萬(wàn)噸/年，井田面積29.494km²，可采儲(chǔ)量96.56Mt，服務(wù)年限50年，煤質(zhì)為易選的瘦煤、貧瘦煤，是國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)緊缺的優(yōu)質(zhì)煉焦配煤和優(yōu)質(zhì)動(dòng)力用煤，公司現(xiàn)采3#煤層，煤塵經(jīng)鑒定具有爆炸性。采煤工作面采用綜合機(jī)械化低位放頂煤回采工藝。在礦井使用高產(chǎn)高效技術(shù)生產(chǎn)的同時(shí)，采煤工作面高濃度煤塵對(duì)作業(yè)人員的身體健康和煤礦安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的威脅。礦井煤塵的危害性主要表現(xiàn)在引起工人患?jí)m肺病、發(fā)生煤塵爆炸事故、影響作業(yè)安全和危害礦區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境等多方面。其中采煤工作面產(chǎn)生的浮游煤塵量占礦井浮游煤塵總量的45％～80％，因此采煤工作面的防塵工作更是重中之重。

   綜放工作面有三個(gè)主要塵源：一是采煤機(jī)割煤時(shí)產(chǎn)生大量煤塵，二是液壓支架的降柱、移架和放頂產(chǎn)生很多煤塵，三是運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的煤塵。針對(duì)這些塵源，我公司對(duì)1106綜放工作面應(yīng)采取了如下綜合防塵措施進(jìn)行治理：

一、煤層預(yù)注水濕潤(rùn)煤體防塵技術(shù)

回采前預(yù)先注水濕潤(rùn)煤體，是采煤工作面防塵的基礎(chǔ)，是降低煤層開(kāi)采時(shí)煤塵產(chǎn)生量最有效的方法，是實(shí)現(xiàn)預(yù)防為主、本質(zhì)治理煤塵的有效途徑。煤層注水是將水注入即將回采的煤層中，使之沿著煤的裂隙包圍被分割的煤體，并借助于在煤的孔隙中形成的毛細(xì)管壓力及水的重力作用向煤體內(nèi)部滲透，增加煤層水分，濕潤(rùn)煤體以及煤體裂隙中的原生煤塵，在煤體破碎時(shí)減少煤塵的生成和飛揚(yáng)。煤層注水防塵就是通過(guò)提高煤的水分含量，達(dá)到降低煤體產(chǎn)塵能力的目的。

我公司近幾年一直采用采煤工作面預(yù)注水方法進(jìn)行降塵，為保證煤層注水工作不影響工作面的正?；夭珊兔簩幼⑺男Ч?，選擇長(zhǎng)鉆孔煤層注水方法進(jìn)行工作面注水。在工作面風(fēng)巷和運(yùn)巷靠煤墻分別打平行于工作面且超前工作面50m的雙向注水鉆孔。依據(jù)封孔器的尺寸大小和鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)鉆孔直徑定為42mm。鉆孔長(zhǎng)度的選擇應(yīng)考慮煤層透水性、工作面長(zhǎng)度、鉆機(jī)性能等因素，雙向布置鉆孔時(shí)，鉆孔長(zhǎng)度應(yīng)按公式計(jì)算：

Lk=Lg/2－M

式中Lk為鉆孔長(zhǎng)度（m），

Lg為工作面長(zhǎng)度（m），

M為與煤層透水性等有關(guān)的系數(shù)，取15m。

根據(jù)煤層透水性、煤層厚度、鉆孔布置方式以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定鉆孔間距為20 m。鉆孔角度與煤層傾角一致，應(yīng)使鉆孔始終保持在煤層內(nèi)，考慮鉆孔下沉，鉆孔選在距底板1.5m以上處開(kāi)口。

注水時(shí)，每次風(fēng)運(yùn)巷兩個(gè)鉆孔同時(shí)注水，由風(fēng)運(yùn)兩巷靜壓三通閥門(mén)處接出水管，然后在每個(gè)孔的注水管路上接流量表、壓力表，最后再接封孔器進(jìn)水口，水由封孔器出水口流入鉆孔（注水壓力控制在1.6Mpa左右效果較好）。為使煤層達(dá)到充分濕潤(rùn)，注水流量選擇1.2m³/h，計(jì)時(shí)注水，直到煤壁掛汗或根據(jù)壓力、流量變化情況判斷可停注為止。經(jīng)實(shí)踐證明，煤層注水降塵率可達(dá)60—70%。

二、機(jī)組噴霧降塵

機(jī)組噴霧系統(tǒng)分為內(nèi)噴霧和外噴霧兩種噴霧方式。內(nèi)噴霧的噴嘴安在滾筒上，外噴霧的噴嘴安裝在截割部箱體和搖臂上。機(jī)組噴霧用水采用井下噴霧泵站供水。機(jī)組噴嘴噴霧壓力要達(dá)到2.0Mpa—8.0Mpa，噴霧的有效射程要大于等于2.0m，霧流的霧化粒度要小于等于150μm。機(jī)組噴霧利用噴嘴把壓力水高度擴(kuò)散，使其霧化，形成水幕，將煤塵攔截、凝結(jié)并使其沉降，并具有沖淡瓦斯、冷卻截齒、濕潤(rùn)煤體和防止截割火花等作用。

三、采煤機(jī)負(fù)壓二次降塵

采煤機(jī)割煤和裝煤會(huì)產(chǎn)生大量的煤塵，再加上產(chǎn)塵點(diǎn)處在工作面的主風(fēng)流中，煤塵極易擴(kuò)散，不僅嚴(yán)重惡化作業(yè)環(huán)境，而且損害作業(yè)人員的身心健康。采煤機(jī)上使用的防塵措施主要是內(nèi)、外噴霧，雖然噴霧水采用的是井下噴霧泵站供水，但是常常出現(xiàn)噴霧泵流量不足、噴霧泵壓力不高等問(wèn)題，再加上采煤機(jī)割煤時(shí)內(nèi)、外噴霧噴嘴容易堵塞，噴霧效果極不理想，很難達(dá)到割煤時(shí)控制煤塵擴(kuò)散的效果。由于現(xiàn)場(chǎng)條件下，采煤機(jī)的內(nèi)、外噴霧系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行大的改造，因此為了改善作業(yè)人員的作業(yè)環(huán)境，減小煤塵對(duì)作業(yè)人員身心健康的損害，我們決定在1106工作面采煤機(jī)上加裝負(fù)壓二次降塵器。

采煤機(jī)負(fù)壓二次降塵器主要由高壓水泵、供水自動(dòng)控制水箱、負(fù)壓二次降塵裝置及高壓管路等組成。采煤機(jī)負(fù)壓二次降塵器，利用設(shè)置在工作面運(yùn)巷由高壓水泵、供水自動(dòng)控制水箱組成的高壓泵站，將低壓水轉(zhuǎn)化成高壓水并通過(guò)沿運(yùn)巷至工作面敷設(shè)的高壓管路輸送到布置在采煤機(jī)兩端頭上的負(fù)壓二次降塵裝置；負(fù)壓二次降塵裝置將供給的高壓水，轉(zhuǎn)化成控制采煤機(jī)滾筒割煤產(chǎn)塵源向外擴(kuò)散的汽霧屏障和局部含塵風(fēng)流凈化除塵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)割煤產(chǎn)塵的就地凈化、阻止和減少煤塵向外擴(kuò)散。

1106作面的采煤機(jī)裝上負(fù)壓二次降塵器后，運(yùn)行狀況良好，具有較好的降塵效果，工作面粉塵濃度大幅度降低，明顯改善了采煤工作面的作業(yè)環(huán)境，減小了煤塵對(duì)作業(yè)人員身心健康的危害。

為了更確切地了解該負(fù)壓二次降塵器的除塵效果，我們?cè)?/span>1106綜采工作面進(jìn)行了粉塵測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：

1106 工作面	使用前粉塵 濃度（mg/m3）		使用后粉塵    濃度（mg/m3）		降塵率（%）
	總粉塵	呼吸塵	總粉塵	呼吸塵	總粉塵	呼吸塵
采煤機(jī) 司機(jī)位	186	63	81	22	56.45	65.08
采煤機(jī)    割煤	230	78	102	30	55.65	61.54

 

四、新型液壓支架移架和放煤自動(dòng)噴霧降塵

液壓支架移架和放煤工序是綜放工作面僅次于采煤機(jī)割煤的主要塵源。為了降低移架和放煤工序的產(chǎn)塵量，在移架和放煤時(shí)必須采取有效的防塵措施。我們的辦法是在工作面支架間安設(shè)一路D25mm的高壓膠管，接噴霧泵站供支架間自動(dòng)噴霧裝置噴霧供水使用，在每組支架上安裝新型液壓支架自動(dòng)噴霧降塵裝置，在移架和放煤時(shí)通過(guò)聯(lián)動(dòng)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧降塵。

該裝置具有如下特點(diǎn)：

（1）將控制液和水路分開(kāi)閉鎖，不會(huì)產(chǎn)生竄液現(xiàn)象。

（2）可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)噴功能，即本架噴霧噴的同時(shí)相鄰下一架噴霧也同時(shí)噴，這樣可以更好地控制煤塵擴(kuò)散。

（3）當(dāng)液壓支架控制壓力較低時(shí)也能可靠打開(kāi)水閥噴霧降塵。

（4）裝有手動(dòng)噴霧開(kāi)關(guān)，在自動(dòng)噴霧出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)手動(dòng)噴霧開(kāi)關(guān)打開(kāi)噴霧。

（5）噴霧噴嘴使用扇型噴嘴，有效射程大于2米，擴(kuò)散角為110度，霧化效果好，架間前后噴霧噴嘴與水平面成45度夾角。

在支架上安裝液壓支架自動(dòng)噴霧降塵裝置既能及時(shí)有效地捕捉移架和放煤時(shí)產(chǎn)生的煤塵，又不增加生產(chǎn)工藝的操作程序，降塵效果明顯。

五、風(fēng)流凈化水幕粉塵傳感自動(dòng)噴霧裝置降塵

綜采工作面進(jìn)、回風(fēng)巷分別設(shè)兩道凈化水幕，里凈化水幕距工作面不超過(guò)30米，在機(jī)組割煤時(shí)必須開(kāi)啟，外凈化水幕距全壓回風(fēng)口不超過(guò)50米，安裝規(guī)格是:噴頭間距為300mm-500mm，噴頭應(yīng)與迎風(fēng)方向成45度角。水幕能封閉全斷面，靈敏可靠，無(wú)堵眼，霧化好，使用正常，噴頭及管路連接不漏水，開(kāi)關(guān)要設(shè)在巷道行人幫。

為了更有效降低工作面回風(fēng)巷中的粉塵濃度，我們?cè)诠ぷ髅婊仫L(fēng)巷里凈化水幕上安裝了粉塵傳感自動(dòng)噴霧裝置，該裝置主要由主控器、電動(dòng)球閥、粉塵傳感器三部分組成。該裝置的粉塵傳感器主板采用高精度激光對(duì)射，檢測(cè)通光量的變化來(lái)間接地監(jiān)測(cè)粉塵濃度，可輸出與現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度相關(guān)的0-3.8V的電壓模擬量，實(shí)現(xiàn)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度自動(dòng)防塵的目的。依據(jù)機(jī)組割煤時(shí)工作面回風(fēng)巷中的粉塵濃度值來(lái)設(shè)定主控器的防塵啟動(dòng)電壓值，當(dāng)粉塵濃度達(dá)到或超過(guò)設(shè)定電壓值時(shí)，凈化水幕自動(dòng)打開(kāi)，當(dāng)粉塵濃度低于設(shè)定電壓值時(shí)，20秒后，凈化水幕自動(dòng)關(guān)閉。如果粉塵濃度一直超限，凈化水幕將一直工作。通過(guò)在工作面安設(shè)風(fēng)流凈化水幕，可以有效降低工作面風(fēng)流中的粉塵濃度。

六、捕塵網(wǎng)降塵

在工作面回風(fēng)巷的里凈化水幕下風(fēng)側(cè)安設(shè)全斷面金屬框架加封8目的鋼絲網(wǎng)做成的捕塵網(wǎng)，飛揚(yáng)的煤塵經(jīng)過(guò)捕塵網(wǎng)時(shí)，由于吸附粘連作用，使大部分煤塵粘附于鋼絲網(wǎng)上。同時(shí)，在里凈化水幕霧流的作用下，一部分煤塵在還未經(jīng)捕塵網(wǎng)就已經(jīng)被霧流捕捉，一些吸附在捕塵網(wǎng)上的煤塵被噴霧水流沖刷落地，具有明顯的捕塵效果。

七、通風(fēng)排塵

綜采工作面的通風(fēng)強(qiáng)度直接影響到工作面的煤塵濃度，因此采用最佳排塵風(fēng)速是降低綜采工作面煤塵濃度的一項(xiàng)有效措施。一般最佳排塵風(fēng)速約為1.5-2.2m/s，但采取有效防塵措施后，最佳排塵風(fēng)速將有所增加。為適應(yīng)高風(fēng)速通風(fēng)狀況，必須加強(qiáng)煤層注水等綜合防塵措施，以降低綜采工作面的煤塵濃度。

八、個(gè)體防護(hù)

雖然已經(jīng)有了以上很多的防塵措施，但是作為粉塵防治的最后一道防線，個(gè)體防護(hù)仍然是不容忽視的重要一環(huán)。通過(guò)佩戴勞動(dòng)保護(hù)用品，可以有效防止粉塵對(duì)作業(yè)人員的危害，大大減少塵肺病的病發(fā)率。

結(jié)論

通過(guò)對(duì)1106綜放工作面采取防塵控塵措施，在減少了工作面風(fēng)流呼吸性粉塵含量的同時(shí)，還大大改善了工作面的工作環(huán)境和氣候條件，為井下作業(yè)人員提供了良好的作業(yè)環(huán)境，杜絕了事故的發(fā)生。

 

 

參考文獻(xiàn)：

[1]張國(guó)樞.通風(fēng)安全學(xué).徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.2000.7.

[2]秦志勤,翟智強(qiáng).綜采工作面防塵技術(shù)的探討.煤.2007-增刊-3.

 

作者簡(jiǎn)介：黃漢富（1967—），男，浙江杭州人，高級(jí)工程師，從事生產(chǎn)技術(shù)及管理工

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