綜采工作面通風防塵技術應用分析

魏王兵

(山西煤炭運銷集團陽城四侯煤業有限公司，山西 晉城 048100)

1 概述

山西煤炭運銷集團陽城四侯煤業有限公司3108工作面位于位于礦井北部一采區，東側為3103采空區，西側為3105采空區，北側為礦井邊界保護煤柱，南為一采區三條大巷。

3108工作面走向長度為650 m，傾向長度為160 m，工作面回采煤層為3#煤層，平均厚度為3.7 m，工作面煤層為黑色—灰黑色，半亮—光亮型煤，玻璃—似金屬光澤，條帶狀結構，層狀構造，階梯狀、貝殼狀斷口，條痕灰黑色，裂隙不發育，為光亮型煤。

3108綜采工作面采用“U”形布置方式，3108進風順槽用于進風、供電、供水、供液、運煤及排水；3108回風順槽用于回風、輔助運輸物料及排水；3108回風順槽輔助運輸巷主要用于安裝期間的設備運輸。

2 工作面防塵現狀及問題分析

2.1 回采前期工作面防塵現狀

截止2019年12月3108工作面已回采120 m，工作面回采前期主要通過噴霧灑水的方式進行降塵措施，在轉載點、工作面支架處以及機尾處分別安裝了一道防塵水幕；該水幕主要由噴頭、噴頭固定桿、直徑為30 mm靜壓水軟管等部分組成；靜壓水軟管與工作面內直徑為108 mm鋼制主靜壓水管連接；工作面回采時人工打開閥門進行工作面降塵處理。

2.2 問題分析

1) 自動化水平低：3108工作面回采前期采用的傳統噴霧降塵技術措施，不僅自動化水平低，而且勞動強度大，每班需安排專職3～5名人員進行防塵施工，大大增加了工作面勞動成本費用。

2) 裝置故障率高：由于工作面回采期間粉塵濃度高，采用噴霧灑水降塵時受粉塵及工作面腐蝕性物質影響，導致噴霧灑水裝置經常出現故障，主要表現在噴頭堵塞嚴重，噴頭腐蝕損壞等，從而降低了降塵效果[1]。

3) 降塵效果差：由于受工作面風流影響，采用噴霧灑水時噴霧顆粒在高速風流作用下集聚性差，降低了噴霧顆粒對粉塵顆粒的吸附作用，達不到預期降塵效果；通過對工作面回采前期粉塵濃度監測發現，工作面噴霧降塵后粉塵濃度仍高達180 mg/m3，工作面能見度不足10 m。

3 工作面綜合降塵措施

3.1 安裝擋風簾

1) 為了防止皮帶巷的風流向采空區流入，在采空區安裝導風簾能夠使新鮮風流在工作面拐彎，從工作面支架一側通過，最大限度的增加了工作面的風量[2]。

2) 在人行道安裝導風簾能夠將支架柱腿的新鮮風流導向工作面，通常導風簾安裝在3#支架，采煤機在下切口時可以通過導風簾控制含塵風流。

3) 在采煤機機身上安裝縱向風幛, 風幛材料選用廢舊膠帶制作，可以按照采煤機的尺寸設計。

4) 切口風簾安裝在皮帶巷轉載機與工作面采空區向推進方向1.5 m處。當采煤機在皮帶巷頭部進行割煤時，切口風簾能夠將引導新鮮風流繞過采煤機滾筒。雖然這種方式生效時間較短，但在工作面采煤機多次循環割煤后，導向風流的效果非常好[3]。根據采煤機的推進距離，每割兩刀需重新安裝一次風簾，如圖1所示。

圖1 綜采工作面切口風簾安裝平面示意圖

3.2 優化通風系統

由于皮帶巷膠帶運輸機的運輸方向與上行通風風流的方向相反，這就造成轉載點的煤塵在掉落時會被吹起，增加了工作面的粉塵濃度，而采用下行通風能夠將工作面的粉塵帶出，這樣就降低了粉塵對工作面的二次污染[4]。因此可以采用下行通風代替上行通風,但是采用下行通風需滿足以下條件：

1) 采用下行通風后皮帶巷處于回風中，皮帶巷的溫度、濕度及粉塵濃度均為比較高，因此在日常生產時，需通過灑水及噴沫的方式進行降溫，同時安排專人加強機電設備的檢修，發現問題及時處理。

2) 調整整個礦井的通風系統，使工作面與礦井通風系統協調；同時在煤與瓦斯突出的工作面嚴禁使用下行通風，因此采用下行通風需慎重。

3.3 安裝自動化防塵設施

1) 順槽暗轉旋轉水幕：為了提高噴霧灑水降塵效果，減少順槽粉塵進行工作面，可在工作面運輸順槽安裝兩道旋轉噴霧灑水裝置，間距為300 m，該裝置優點是通過噴霧灑水在防塵網中形成水簾，從而徹底阻擋粉塵顆粒，降塵效果好，而且降塵后的污水可再次利用，減少工作面靜壓水流失。

2) 采煤機安裝泡沫抑塵裝置：在采煤機前后滾筒截割部處各安裝一道泡沫抑塵裝置，代替傳統的灑水裝置；該裝置通過泡沫生產器可產生高濃度黏性泡沫顆粒，可對粉塵顆粒進行有效吸附，大大提高了降塵效果；同時解決了傳統噴霧灑水時工作面積水量大、設備損壞嚴重、標準化質量差等技術難題。

3.4 其它防塵措施

1) 由于礦井對風量需求大，增加風量會造成巷道的實際風速大于最優排塵風速。因此可以采用增加巷道斷面，特別是增加轉載點的斷面，能夠對粉塵起到很好的除塵效果[5]。

2) 由于井下巷道的位置、設備及規格已經固定，因此在人員聚集作業或工作面浮塵濃度較大的區域安裝一些簡易的防塵設備，對改造工作面的環境、減少人員傷害具有較好的作用。

3) 如能夠在原有的除塵基礎上，根據具體條件對通風參數及設備重新考慮,能夠對綜合防塵起到很好的效果。比如在綜采工作面使用E型、W型來代替原有的U型通風系統。

4 結語

山西煤炭運銷集團陽城四侯煤業有限公司3108工作面在后期回采中采取綜合防塵措施后，經過半年的觀察發現除塵效果有了很大的改善，綜采工作面的粉塵濃度控制在40 mg/m3以下，大大提高了人員的工作環境質量，保證了工作面安全快速回采，取得了顯著應用成效。