試析采煤工作面粉塵防治技術

張 杰

(山西省陽城縣陽泰集團，山西 晉城 048100)

引 言

開采煤礦的過程中存在諸多危害以及安全隱患，其中以粉塵最為嚴重。因為粉塵會隨著空氣流動擴散運動至整個礦井，故而很大程度上對井下開采人員的健康產生了威脅，同時其還會減少機械設備的使用壽命，使作業的危險性大大提升。

1 采煤工作面粉塵相關概述

在采煤作業過程中因煤巖破碎產生的巖礦微粒，如巖塵、水泥粉塵及煤塵等物質，稱之為煤礦粉塵，粉塵是煤礦行業五大自然災害之一。隨著我國采煤技術的發展，采煤工作正逐漸轉化為集約化與機械化，這一轉變加快了采煤工作，并為企業帶來更高的效益，與此同時也使得粉塵量增多，粉塵危害進一步加劇。因此，做好煤礦粉塵的防治工作勢在必行。

2 采煤工作面粉塵防治技術

2.1 減塵

2.1.1 煤層注水技術

該技術被應用在采煤作業前期，其目的就是通過對煤體和原生煤的預先濕潤來提高煤體的可塑性，進而降低采煤作業中工作面的粉塵量，減少采煤對工作人員的身體傷害。其具體操作方式為：在采煤作業前，在其工作面上進行鉆孔注水，灌入點位中心，在注水壓力下，讓水沿著煤體縫隙和紋理向四周不斷延伸，從而達到濕潤煤體的作用[1]。通過這樣的方式能夠降低采煤作業中近4成左右的粉塵量。如圖1所示。

圖1 煤層注水鉆孔布置圖

隨著研究力度的加大，技術的不斷成熟，煤層鉆孔注水中產生的裂隙現象和孔隙等問題得到了顯著改善，這為粉塵的有效抑制奠定了堅實基礎。

2.1.2 濕式鑿巖技術

此種方法主要是利用鑿巖機打眼注水技術，將壓力水注入到孔底位置，進而實現抑塵目的。

2.1.3 水封爆破技術

第一步要在鉆好的炮眼中加入定量的壓力水；第二步對煤體的濕潤度進行監測，第三步在濕潤度達到標準要求后，在炮眼內填入炸藥并將封孔器插好。最后，爆破。此種方法雖然能夠實現減塵目的，但是在實施過程中應有一定難度。例如壓力水的注入問題，一旦沒有把握好壓力水的注入量，則會導致壓力水的過多流失，進而產生空炮問題，影響爆破效果[2]。

2.2 降塵

2.2.1 采煤機噴霧技術

采煤機本身安裝了內外噴霧系統。外噴霧系統主要是針對空氣中懸浮的煤塵。內噴霧則是通過切割機上設置的噴嘴直接作用于割煤作業的作業面，進而起到降塵的目的。

2.2.2 液壓支架架間噴霧技術

采煤作業的主要塵源之二是液壓支架移架和放煤口放煤過程產生的，目前針對這兩部分的塵源防塵方法是自動噴霧降塵法，即液壓支架架間噴霧實現降塵目的。液壓支架自動噴霧示意圖如圖2所示。

圖2 液壓支架自動噴霧示意圖

2.2.3 風流凈化水幕技術

此技術是將綜采作業面按照不同的作業要求或者按照降塵要求配置風速，以實現最優排塵。通常情況下，最低排塵風速在0.25 m/s～0.5 m/s之間范圍,最優排塵風速在1.5 m/s～2.0 m/s之間范圍。風流凈化水幕技術的布置示意圖如圖3所示。

圖3 風流凈化水幕布置示意圖

2.3 個體防護技術

此技術中的個體指的是井下作業人員，實施方式是井下作業人員遇到風塵大的作業面時，通過佩戴防塵口罩、面具、呼吸器等減少粉塵的吸入。

3 實例分析

3.1 工作面概況

本公司的采煤工作面主要位于13號煤一盤區，整體傾斜長度在1 000 m左右，走向長度約為200 m。

3.2 工作面綜合防塵介紹

3.2.1 防塵路線及設施

3.2.1.1 防塵路線

3.2.1.2 防塵設施

首先，應在防塵管路上安裝壓力表和水質過濾器設備。防塵管路的末端位置設置壓力表，在距離工作面進、回風巷口20 m距離內設置水質過濾器。

其次，在距離工作面小于50 m的進風巷內設置兩道凈化水幕，并且兩道水幕的距離需要大于10 m；在回風巷內進行同樣設置；此外，在回風巷巷口30 m～50 m之間設置一道凈化水幕[4]。

再次，降塵噴霧裝置應設置在破碎機的進出口、轉載點等位置，防塵罩需要轉載機機頭及膠帶輸送機機頭進行設置。

最后，將移架噴霧裝置安設在每架支架上。防塵設施應配有專門的臺賬，并由專人進行防塵設施及臺賬的管理，確保防塵設施使用的合理性、有效性。同時要定期對防塵設施進行檢查和維護，及時發現損壞及時修補，保證防塵效果。

3.2.2 防塵實施方法

3.2.2.1 煤層注水

通過對肖家山金礦區礦體地質特征數據的處理、分析，取得了以下認識：控礦變量中礦體厚度、傾向、品位與資源量之間具有相關性，礦體的長度、延伸、傾角與資源量之間具有奇異性。礦體資源量的多重分形特征與成礦階段相對應，并顯示礦區仍具有一定的找礦前景。礦體長度分形特征與礦體兩種就位空間相匹配。礦床的品位-噸位關系服從指數關系，利用次模式能夠快速評價不同最低工業品位時礦床資源儲量規模。

由上文可知，煤層注水發生在工作面回采之前，本次作業也同樣在此階段進行了煤層注水作業，從回風順槽的切眼位置上開始，自北向南完成施工作業，且整個注水孔之間的間隔距離不得小于20 m，開孔孔徑、高度為75 mm、1.0 m，所有注水鉆孔的孔長度控制在160 m左右。注水鉆孔的速度應隨著回采進度，即作業面推進的進程內應保證有1～3個完成注水的鉆孔[5]。

對現場作業面實行壓力測定和驗算，其結果表明，該工作面上的注水壓力在8 MPa左右。因此，將此壓力值設定在5 MPa～8 MPa之間。結合13號煤層的特點，將注水流量設置為每小時1.0 m3。此種設置經現場實驗和后期驗算得出，煤體內部在先脈沖動壓注水3 h后可以形成煤層注水滲透網。為滿足生產需要，必須每天開展一個鉆孔的注水工作。

3.2.2.2 采煤機內、外噴霧裝置安裝及設置

割煤過程主要利用噴霧進行降塵，采煤機的內、外噴霧裝置的壓力需要控制在4 MPa以上。如果發現外噴霧壓力小于實際壓力的設定值，就需要適當增加外噴霧裝置。反之，大于設置壓力，就是由于采煤機無水和噴霧裝置失常情況，采煤機應停機，不得繼續作業。

3.2.2.3 定期檢查防塵設施，并做好作業時的降塵

定期對綜采工作面的防塵設施進行檢查，確保設施的完好、有效、齊全，在作業期間，應保證每處降塵噴霧、凈化水幕的正常使用；在移支架和割煤時，應打開距離作業地點較近的支架移架噴霧裝置，以保證降塵效果。

3.2.2.4 沖洗巷道積塵

巷道積塵沖洗時，首先將長度在30 m～50 m之間的膠管與靜壓水管進行連接，沖洗的方向要從上風側開始。沖洗頻次的設定需根據實際情況合理設定，通常情況下，100 m左右的距離內要每天沖洗一次，100 m以外的應每周沖洗一次，而轉載點在20 m以內的則要每班沖洗一次。

3.2.2.5 要求每位工作人員愛護防塵設施

按照操作標準進行防塵設施的使用，綜采開工前，班組需對灑水設施進行檢修，保證設施完好、齊全，進而達到防塵目的。

4 結語

采煤工作面的粉塵防治是一項難度較大的工作，所以我們應對其加強重視，并積極鼓勵創新，以此來將新的科學技術更好的應用于粉塵防治工作中，進而為采煤工作者提供一個相對衛生的作業環境，實現煤炭產業的綠色發展。