綜采工作面綜合防塵技術措施

潘雄勝

（山西陽城陽泰集團西溝煤業公司，山西 晉城 048106）

引 言

某煤礦井田面積13.82km2，礦井地質儲量為11 523萬t，可采量為9 214.3萬t，設計生產能力為1.50Mt／a，服務年限44.5年，該煤礦主要采用斜井開礦的方式，包含了主斜井、副斜井和回風立井三部分。本文主要是以其中一個主煤層的回采面進行論述。該回采工作面上煤層的厚度在3m左右，屬于中厚煤層，且結構相對較為復雜，含有2層夾矸層，夾矸層的厚度為0.25m～0.40m，工作面瓦斯的絕對涌出量和相對涌出量分別為4.23m3／min和0.68m3／min。煤層的爆炸風險較高，爆炸指數在20%以上。煤礦工作面應用綜合機械采煤工藝，且在工作面的兩側設置大巷，將其作為回風槽和運輸順槽。再者，采用U型通風，由于5%為石炭系煤層，煤層發育缺乏穩定性，且帶狀破碎較為明顯，在采煤機采煤和切割時煤塵量相對較高，揮發性極強，進而影響了采煤的能見度，采煤過程中可見區域較小。

1 傳統工作面防塵措施及效果

就傳統的綜采工作面綜合防塵技術而言，其多采用順槽噴霧灑水措施、煤層注水以及機械噴霧灑水等措施，但事實證明，作面運行的過程中采用的傳統防塵效果并未發揮出其應有的作用［1］。

1.1 工作面防塵措施

1）順槽噴霧灑水。應將兩個灑水裝置設置于工作面的運輸槽當中，在運輸槽和回風槽上吊掛長約3m左右的水管，水管上安裝灑水噴頭，一般安裝3個，噴頭可噴出霧狀水體，該操作能夠有效減少回采當中的煙塵量。另外，工作面刮板運送機頭、膠帶輸送機頭和轉載機頭上均需設置防塵灑水管道，這樣才能減少采煤過程中產生的灰塵。

2）煤層注水。工作面回采時，相關工作人員要在回風順槽測的煤壁位置適量注水鉆孔，要求鉆孔深度為110m，相鄰的注水鉆孔距離控制在30m左右，采用高壓水管進行注水作業。

3）機械噴霧灑水。結合限現場具體情況，在液壓支架探梁的下方位置上設置相應的噴灑裝置，這樣在移動支架的過程中，即可完成灑水作業。同時在工作面作業中，采煤機上也應該設置相應的內外噴霧裝置。割煤時需取多種措施保證除塵效果［2］。

1.2傳統防塵效果分析

傳統防塵的工作面風量為1 400m3／min，工作面平均風速為3.2m／s，其風量較大，風速較快，且在工作面頂板位置上均設置了液壓支架噴霧裝置，不過由于風流的影響，使得整體灑水效果并不十分明顯，對于工作面高度在2m以下的降塵效果尤為不佳。

此外，工作面回采施工中，注水孔應當設置在回風槽當中，相鄰鉆孔的間距在30m左右，深度為120m，傾斜長度則為200m，鉆孔深度和數量均無法達到既定的標準要求，使得回采作業中，存在較嚴重的煤塵侵擾，這不僅威脅著人們的身體健康，也破壞了工作面的環境。

工作面運行的過程中采用的傳統防塵效果并未發揮出其應有的作用，工作面的平均灰塵濃度較大，且工作面能見度在10m以下。回采過程中，由于煙塵濃度較高，其能見度較低。所以，支架操作中前探梁會與煤壁發生磕碰和變形的問題，又由于采煤機割頂梁次數較多，采煤機截割的部位也會出現不同程度的損壞，進而降低企業的經濟效益。

2 工作面綜合防塵技術措施研究

傳統回采工作面中使用的防塵效果達不到預定的標準要求，對人們的身體健康造成了嚴重的影響，而改良后的回采工作面，主要采用了泡沫抑塵、裝置補塵、交錯邁步式鉆孔注水降塵等方式，大大強化了防塵效果。以下是對不同技術措施的設備組成、運行原理以及除塵效果予以簡要分析，希望可以加強工作面的防塵效果。

2.1 泡沫抑塵技術措施

回采工作面中采用的泡沫抑塵裝置主要是由泡沫分配器、半圓形噴灑機構、主機、壓風管以及除塵器等幾部分構成的。結構示意圖，如圖1所示。

工作面上設置兩套泡沫抑塵裝置，一套設置于前切割頭上，另一套則設置于后切割頭上。采煤機割煤時，應在放水管中加入適量添加劑，混合均勻后導入泡沫產生器當中，之后再將高倍數泡沫直接噴灑到煙塵源頭上［3］。

裝置運行中產生了大量顆粒，且顆粒較細，具有良好的黏附性，因此切割作業可在泡沫中完成。在切割過程中產生的煙塵可以直接被泡沫顆粒所吸附，有效降低了煤塵擴散速度，減少了污染的產生，提高了工作面的作業質量。

圖1 MFD型礦用泡沫抑塵裝置結構示意圖

2.2 裝置捕塵技術措施

傳統的除塵措施很容易受到風流的影響，削弱整體除塵效果。基于此，技術人員通過不斷的努力研究制定了自動循環水幕捕塵裝置，該裝置是由水簾、噴水裝置、凈水槽、污水槽、水泵以及進回水管路組成的，通過水泵將水槽中的水抽出，借助水簾，形成水幕，強化捕塵效果。污水入槽后可在短時間內沉淀，待其滿足循環使用要求后，再一次進入水槽，確保水資源的循環利用［4］。

在回采工作面上，設置三個左右的自動循環水幕捕捉裝置，分別安裝在機頭、機尾和工作面中間位置上，距離地面高度約3m左右，這樣在工作面施工作業中，可及時開啟捕塵裝置，降低煤塵污染的影響。捕塵的過程中如出現水槽煤泥量超出正常水平的情況，則可及時采取有效措施進行控制和改進，快速替換水源。

2.3 交錯邁步式鉆孔注水降塵技術措施

由于原有的單孔注水方式無法達到降塵的具體要求，所以在設計施工作業中，采用了交錯邁步式鉆孔注水的方式。在回采工作面的順槽壁位置上，設置了一排注水鉆孔，并降低鉆孔的深度控制在110m左右，第一個鉆孔施工的位置與工作面的距離為25m，頂板之間的距離控制在1m左右。第二個鉆孔與第一個鉆孔之間的距離保持在50m左右，與頂板的距離加長到2m左右，以此類推，第三個鉆孔與第二個鉆孔的距離也要控制在50m左右，其與頂板的間距為1.0m。從上可以看出注水鉆孔采用的是邁步式的設置方式。

在運輸槽煤壁施工中，也應設置相應的注水鉆孔，且將鉆孔的深度控制在110m左右。第一個鉆孔與工作面的距離約30m，與頂板的距離約為2m；第二個鉆孔與前一個鉆孔的距離在40m，與頂板的距離在2m左右，采用邁步式關注方式進行注水施工。在設置回風順槽側壁的上的鉆孔時，與運輸槽鉆孔設置方式相似，不過需要采用交錯布置的方式，以加強鉆孔設置的合理性［5］。

工作面回采施工中，施工人員應向回風順槽和運輸順槽的鉆孔當中注入適量的水分，每次為4個孔注水，運輸槽和回風順槽的數量應保證在2個以上，且每次工作面的作業距離要控制在20m左右，采用該注水方式，可有效提高施工質量。

3 結語

對采煤工作面防塵措施和防塵效果進行了簡要分析，并且結合實例分析了多種綜合性的采煤工作面防塵措施，進而對措施的要點和原理進行了詳盡的闡述，對工作面采用多種綜合性的降塵措施后，取得了良好的效果。不僅煙塵量得到明顯減少，工作面能見度顯著提高，而且工作面煙塵濃度降低，工作面回采效率顯著提高，以此全面加強了工作面的安全性，維護了施工人員的生命安全。