宜興煤礦井下粉塵綜合治理技術實踐

孫志超

（山西汾西宜興煤業，山西 孝義 032300）

1 礦井概況

山西汾西宜興煤業有限責任公司位于孝義市驛馬鄉高阜村，主采4#煤層。設計生產能力1.50Mt/a，礦井采用斜-立井開拓方式，開采水平為+670m，最大采深190m，平均煤厚2.2m。礦井屬于高瓦斯礦井，煤層為不易自燃煤層，無爆炸性。根據礦井生產布局，礦井正常生產時為一個綜采工作面和兩個掘進工作面。工作面采煤方法采用走向長壁式開采。

2 宜興礦粉塵來源分析

宜興礦粉塵來源主要為：回采和掘進作業中各生產環節產生的粉塵；運輸巷道轉載點落煤時產生的粉塵；回風巷道風流中的含塵。

2.1 綜采工作面的粉塵來源

綜采面回采作業的割煤、移架、頂溜等工序產生了大量的粉塵，煤炭在轉載和破碎過程中也產生了大量的粉塵。其中，采煤機組進行割煤是綜采工作面最大的產塵點，產塵量占整個工作面總產塵量的60～70%左右，其次是移架和轉載。

2.2 掘進工作面的粉塵來源

掘進面作業時掘進機割煤、轉載、風鉆打眼等工序產生了大量的粉塵。檢測數據表明掘進機機組割煤作業是最大的產塵點，產塵量占整個工作面總產塵量的80～90%左右。

2.3 防塵工作的重點

通過對綜采面回采作業和掘進面作業粉塵來源的分析可以確定宜興礦防塵工作的重點，即做好綜采工作面的采煤機組割煤處的防塵工作和掘進工作面掘進機組割煤處的防塵工作。

3 綜采工作面的綜合防塵技術

3.1 煤層注水降塵

宜興煤業礦井結合井下15101工作面的實際情況，設計為單向孔注水方式進行煤層注水，鉆孔直徑為75mm，深度為80m，鉆孔間距為25m，采用注水鉆機動壓注水，注水鉆機型號為5BZ-2/16，注水壓力為16MPa，封孔器型號為KSS-63，噸煤注水量達到0.015m3。通過對2017年1～3月份綜采工作面粉塵情況進行分析，降塵效果相對明顯。但要注意根據現場的孔徑、孔深、鉆孔間距、煤體的真密度以及煤層的自然含水率，計算出單孔的注水量，以確保能夠達到預期的效果和目的。

3.2 灑水噴霧降塵

工作面使用的灑水噴霧主要包括有采煤機的內、外噴霧，支架安裝的移架噴霧，以及工作刮板輸送機、轉載機、破碎機、運輸機等各轉載點的灑水噴霧，形成工作面全方位的灑水噴霧系統。采煤機的內噴霧壓力不得小于2MPa，外噴霧壓力不得小于1.5MPa。因此，針對機組的外噴霧，宜興煤業在原有1個噴霧頭的基礎上，通過在管路上連接三通，將外噴霧的噴霧頭又增加了2個，使噴霧霧化范圍能夠籠罩整個采煤機的滾筒，有效解決了割煤時的降塵問題，使得機組割煤時的降塵效果更加明顯。

3.3 防塵罩降塵

防塵罩的制作與安裝：用廢棄的舊鋼筋根據機頭的尺寸焊接成一個框架，用舊膠帶將三面進行覆蓋固定后，安裝至運輸膠帶的機頭即可起到降塵的效果。在破碎機處也采用安裝防塵罩的措施同時在兩側進行灑水噴霧能有效地控制粉塵。

3.4 凈化水幕降塵

凈化水幕一般是采用DN25的無縫鋼管進行制作，在鋼管上每隔200～300mm焊接一個噴霧頭，最終形成一個整體的灑水噴霧裝置，其工作原理和灑水噴霧相同。宜興煤業在15101工作面內共安裝了六道凈化水幕，進、回風各三道，其中四道分別安裝于進、回風巷道距工作面30m范圍內，另外兩道分別安裝于進、回風巷道距巷道口10～15m的范圍內。后期將凈化水幕改為ZPH-127紅外光控自動噴灑裝置，增加了灑水降塵的能力。在凈化水幕正常使用的情況下，通過對現場的粉塵進行測定，結果顯示，工作面含塵風流經第一道水幕后降塵率為43～54%，經第二道水幕后降塵率為69～80%，經第三道水幕后，礦塵濃度只有0.94mg/m3，降塵率達到94%。

3.5 通風除塵

通風除塵效果要考慮工作面供風量的要求，考慮到煤、巖塵的二次飛揚問題。15101工作面按風量計算方法需配置風量為510m3/min，實際配置風量為743m3/min，風速為1.35m/s，風速和風量隨著工作面的生產情況進行適當調節，保障達到最佳效果。

4 掘進工作面的綜合防塵技術

4.1 濕式除塵風機降塵

宜興煤業使用的濕式除塵風機的型號為KCS-300D-1型，于2017年2月底安裝使用，通過對2017年l～3月份掘進工作面粉塵情況的對比，降塵效果相對明顯。但是，當塵粒直徑和密度小時，除塵效率明顯降低。為了解決疏水性粉塵和細微粒子效率低的問題，可以往水中加入某些藥劑來提高除塵效率。

4.2 爆破自動噴霧裝置

對于井下的炮掘工作面，除了安濕式除塵風機進行降塵，還要根據爆破時的情況，安裝爆破自動噴霧裝置，利用爆破時感知炮聲及沖擊波，觸發聲控觸控電路，打開電控閥門，對產生大量煤塵的區域自動噴霧，噴霧延時結束后自動停止噴霧。爆破自動噴霧裝置結構主要由噴嘴、爆破噴霧主體、重錘、翻板及控制閥等組成。宜興煤業使用的爆破自動噴霧裝置的型號為KCS-250型，可以有效地起到降塵的效果。

4.3 局部通風機的選型

按瓦斯、二氧化碳涌出量、局部通風機實際吸風量、工作面最多人數、可使用炸藥量分別進行計算，取其計算結果的最大值為局部通風機實際吸風量，計算結果498.5m3/min，通過最小風速和最大風速的計算結果與之對比，可滿足掘進要求。根據計算的結果，掘進工作面采用FBD№6.0型局部通風機，雙風機雙電源，一備一用。風筒選用Φ600mm，長度10m/節的阻燃膠質風筒，接頭采用反壓邊正向接頭，風筒末端距工作面不小于5m。

4.4 水炮泥

爆破時水袋破裂，部分水借助于爆破產生的壓力壓入煤層裂隙中濕潤煤體，部分水在高溫高壓下汽化，放煙后，溫度降低，水蒸氣冷卻成霧滴，碰撞、濕潤塵粒，從而達到降塵的目的。采用水炮泥比單純用土炮泥時的礦塵濃度低20%～50%，尤其是呼吸性粉塵含量有較大的減少。水炮泥的塑料袋是用無毒、不燃的聚乙烯塑料薄膜熱壓成型的，有一定的強度。水袋封口是關鍵，目前使用的自動封口水袋。裝滿水后，和自行車內胎的氣門芯一樣，能將袋口自行封閉。

4.5 凈化水幕、灑水噴霧和防塵罩

每個掘進工作面安裝三道凈化水幕，兩道安裝于巷道距掌面30m范圍內，一道安裝于巷道距巷道口10～15m的范圍內。后期將巷道距掌面30m范圍內的凈化水幕調整為ZPH-127紅外光控自動噴灑裝置，增加了防塵的有效性。通過對現場的粉塵進行測定，結果顯示降塵率達到81%。綜掘工作面的掘進機安裝有內、外噴霧裝置，用于掘進割煤時的降塵。外噴霧系統因其工藝簡單、安裝方便，比較實用。缺點在于噴頭離產塵點較遠，降塵效果不佳，因此配合內噴霧裝置一起使用。內噴霧裝置的噴頭布置在炮頭截齒螺旋線上，隨炮頭一起旋轉，能夠在第一時間將粉塵滅掉，同時為截齒降溫，具有良好的使用效果。轉載點使用的防塵罩對落煤時產生的粉塵也有很好的抑制作用。

5 結語

（1）針對宜興煤礦綜采工作面的粉塵產生情況，采用了預先進行煤層注水降塵技術控制煤塵的產生，結合噴霧灑水等其它技術措施，使工作面的總降塵率整體達到90%以上。

（2）掘進工作面的掘進機在割煤過程中產生的粉塵，是掘進工作面最大的產塵源。采用濕式除塵風機兼有通風和除塵雙重功能，結合機組內、外噴霧以及紅外光控自動噴灑裝置等，形成全過程的降塵網，使得掘進工作面降塵效果明顯。

（3）炮掘工作面除使用了同綜掘工作面相同的綜合防塵設備和技術，還使用了爆破自動噴霧裝置，通過爆破產生的聲音促使爆破自動噴霧裝置進行動作，對工作面現場進行自動灑水降塵，有效起到降塵的效果。