綜采工作面防塵綜合治理探討

葉 旭

（中國煤炭科工集團有限公司 重慶設計研究院，中國 重慶 400016）

0 引言

綜合機械化采煤方法具有高產、高效、低耗、勞動強度低和經濟效益好等優點。但是，隨之而來的安全問題也十分突出，特別是高濃度粉塵對作業人員的身體健康和煤礦安全生產造成了嚴重的威脅。中國大多數的大中型礦井的采煤方法均采用綜合機械化采煤法，采取普通綜合防塵措施，即在采煤機割煤時往煤層灑水噴霧，在進風巷與回風巷安裝防塵噴霧裝置。因此工作面的粉塵污染比較為嚴重。采煤機割煤和推溜拉架平行作業時，尤其是逆風割煤時前滾筒在采煤機上風方向割頂煤粉塵濃度，對工作環境造成嚴重污染。

1 防塵措施

1.1 煤層預注水防塵技術

回采前預先注水濕潤煤體，是目前降低煤層開采時粉塵產生量的最有效方法。煤的產塵能力與煤本身的性質有關，也與煤的水分含量及賦存條件等因素有關。對于變質程度和賦存條件一定的煤層，煤的產塵能力主要取決于煤的水分含量。煤層注水防塵通過提高煤的水分含量，降低煤的產塵能力。

煤層注水，即在回采之前預先在煤層中打若干鉆孔，通過鉆孔注入壓力水，使水滲入到煤體內部，增加煤的水分和塵粒之間的粘著力，并降低煤的強度和脆性，減少采煤時煤塵的生成量。煤層注水在整個回采流程中起著連續的防塵作用，具有積極的意義。

1.2 采煤機粉塵控制技術

采煤機滾筒割煤及刮板輸送機裝煤時產生大量的粉塵。當塵源處在采煤工作面的主風流中，加上煤層片幫或冒頂形成一些偶發性塵源，治理難度較大。目前采煤機上使用內外噴霧的防塵措施。有時采煤機滾筒上的內噴霧噴嘴容易被水銹蝕和堵塞，因此各煤礦的采煤機內噴霧大多不能正常使用。采煤機外噴霧也因噴霧水壓力過低、水量不足和噴霧方式不當等原因，使用效果也明顯下降。因此，可根據現場的需要采取不同的方法，改善采煤機上的噴霧降塵效果。

1.3 液壓支架噴霧降塵

工作面液壓支架移架時產生的粉塵也是工作面粉塵防治的主要對象。可在液壓支架上安裝自動噴霧降塵裝置，自動噴霧降塵裝置和液壓支架動作聯動。當液壓支架移架時就能自動噴霧降塵，這樣既能及時有效地降低移架時產生的粉塵，又不增加工作的操作工序，起到較好的降塵效果。

1.4 其他措施

為進一步的降低綜采工作面的煤塵濃度，在實際生產過程中，結合上述措施還采用了以下辦法:

（1）在進風巷與回風巷設置凈化水幕，使霧化的水霧充斥整個巷道斷面，進一步捕集回風流中的粉塵，避免粉塵擴散。設置水幕的地點不要距工作面太遠，并隨回采進度定期前移。

（2）在工作面的進風處設置擋風簾，盡量減少風流進入支架放煤通道和采空區。在工作面上端口也設置風簾，引導風流避免在此處產生渦流。

（3）定期對進風巷道和回風巷道進行人工噴霧灑水，降低巷道壁的集塵。

2 綜采面防塵技術的發展

2.1 煤層預注水的研究和發展

我國經過30多年對煤體注水的研究和發展，已取得了不少的成果和經驗。根據綜采工作面的具體特點和開采煤層的特征試驗研究或制訂適合于開采煤層的注水方式和參數，使注水能真正起到充分濕潤煤體的作用，從而降低割煤、運煤時的粉塵產生量。對于某一特定開采煤層，其水分含量與產塵能力之間呈線性負相關關系。當煤的水分含量達到飽和含水率時，產塵能力最低。所以要針對開采煤層特征和采煤工藝的特殊性采取相應的注水方式和參數（包括選用適宜的濕潤劑），使煤層預先注水真正收到較好的防塵效果。同時，對于中厚煤層，應進一步研究能適應打長鉆孔的鉆機和鉆具，研究注水鉆孔的合理布置方式，以便在煤層的厚度方向打雙排鉆孔或上下交錯的鉆孔，實現濕潤全工作面的煤體，提高注水降塵的效果。

2.2 采煤機的內外噴霧系統

完善和改進采煤機的內外噴霧系統，使其充分地發揮作用，是提高噴霧降塵效果的重要方面。采煤機結構設計不同也直接影響割煤時的粉塵發生量。研究表明，采用深截齒割煤比采用淺截齒割煤塊度大，所產生的呼吸性粉塵較少；截齒的數量、截齒的形狀和截齒截入煤壁的方式夜是影響粉塵產生的因素。同時滾筒的斷面形狀和直徑也影響產塵量的發生。選擇恰當直徑的滾筒，可避免不必要的截割頂低板，減少細微粉塵的產生。

目前，我國多數礦井降塵用的供水壓力較低，因此，研制機載式體積小的增壓泵，提高噴霧壓力；研究采煤機外噴嘴合理布置方式，使其形成水噴霧封閉罩，阻止煤塵向外飛揚。

2.3 完善和提高移架的防塵措施

大力宣傳和推廣使用國內已研制成功的多功能控制閥和噴霧系統，在進一步試驗的基礎上，使產品定型并系列化，使之適應各類自移支架在薄煤層和中厚煤層中的使用條件。在噴霧方法上應不斷完善提高，特別是要強化在移架前預先濕潤碎煤、矸石的噴霧。供水和噴嘴的布置要滿足支架在支護頂板時高強度噴霧的需要，充分抑制粉塵的飛揚。

2.4 開發新型粉塵檢測技術及儀表

粉塵檢測是粉塵災害治理極為重要的組成部分，通過準確檢測作業場所的粉塵狀況，指導工作面采煤時選用合理的降塵措施，準確檢測各種防塵措施的運行狀況和評價防塵措施的防塵效果。為了實現目的，改進我國煤礦現行的測塵方法和檢測儀表，特別是加快研制具有先進水平的呼吸性粉塵測定儀。同時，研制煤礦粉塵濃度連續監測裝備與環境監測系統配套，使之用于粉塵管理、綜合防治及防塵裝備運行狀況的連續監測。

2.5 加強防塵工作的科學管理和立法

資料表明，我國80%煤礦有煤塵爆炸危險性。煤塵爆炸是煤礦重大災害事故之一，且常常表現為瓦斯爆炸誘發煤塵爆炸，導致極具破壞性的災難性事故，造成不必要的人員傷亡及財產損失。目前我國煤礦塵肺病人數已達30萬，并且每年不斷增長。大量的礦井粉塵排入地面造成污染大氣。所以，在提高防降塵技術上應加大防塵資金和技術的投入，采用先進裝備和防降塵措施，加強技術培訓工作，提高井下作業人員的素質，增強廣大員工對粉塵危害性的意識，掌握防塵知識和技術措施，增強對防塵工作的自覺性；此外，強化粉塵防治的立法和管理工作，嚴格管理制度，使煤礦各生產場所粉塵濃度達到或接近工業衛生標準。

目前，綜采工作面的防塵研究還是不夠。傳統的煤層預注水方法和工作灑水噴霧降塵的方法還需進一步研究，以提高降塵的效果。同時還要加強對工作面捕塵、降塵和導塵的研究，以保證工人工作空間的煤塵含量達到國家標準，保證井下作業人員的身體健康和生命安全。

2.6 加強管理

在防塵設施齊全的情況下，如果使用不當，會造成防塵措施無法發揮作用的局面。因此加強管理因素顯得尤其重要。

（1）向職工進行防塵業務教育，使職工懂得粉塵的危害性，明確防塵的重要性，自覺使用和管理好身邊的防塵設施。

（2）成立防塵專管組，礦上由礦領導分管防塵，安全副總直接抓防塵，；通風部有專門的防塵技術人員，設置專業防塵班組；生產部配有專職防塵員，使防塵工作與安全工作齊抓共管，時時見成效，一天24小時不間斷管理。

（3）通風部與調度值班員負責井下各地點防塵調度匯報，掌握當天防塵情況；加強現場監督檢查。建立防塵臺帳，繪制防塵系統圖，建立嚴格的獎懲制度。

（4）設施安裝嚴格按質量標準化執行，經常檢查設施使用情況，及時調整使用最佳位置，對損壞的設施及時進行修復。

（5）完善技術管理，做好個體防，戴好防塵口罩。

3 高新技術防塵及發展趨勢

3.1 泡沫除塵

泡沫除塵是利用壓縮空氣在混合器內使水和表面活性劑強行混合后，通過發泡裝置的金屬網而形成的細小泡沫，再經過導管噴向塵源。這種方法滅塵效果好，在國外掘進機上使用較多。

3.2 超聲波除塵

礦井中懸浮的煤塵在超聲波的作用下，增加碰撞次數，從而使煤塵迅速凝聚，增大降塵速度。目前這種方法正在試驗階段。

3.3 生物試劑除塵

通過鉆孔向煤體內注入生物試劑，與煤發生一系列反應，改變煤的某些結構和性質，從而大大減少在開采時煤塵的產生。生物試劑國內外正在研制之中。

3.4 塵源監測監控

在井下重點產塵的地方安設測塵探頭，通過電信號傳向主體，再經微機對各種數據進行分析處理，掌握產塵規律。這樣可對煤塵進行連續監測監控，從根本上杜絕煤塵事故的發生。

4 結論

采煤工作面粉塵來源廣，治理技術條件差。針對綜合機械化采煤工作面產塵的具體原因提出一些見解，來有效地控制煤礦生產中的粉塵，特別是呼吸性粉塵，進一步提高工作面的環境質量。

防塵工作任重道遠，希望在煤礦井下的防塵工作在煤礦專業技術人員的努力下，能取得顯著地效果。

［1］煤礦井下粉塵綜合防治技術規范[S].北京煤炭工業出版社，2006.

［2］煤礦安全規程[S].北京煤炭工業出版社，2011.