東曲礦28810綜采工作面綜合防塵技術實踐

單曉樹

摘 要：針對東曲礦28810工作面粉塵濃度過大問題，基于現場實測，對工作面粉塵濃度分布情況進行分析，提出以噴霧、煤層注水、安裝隔爆水袋為主的綜合防塵技術措施，并應用于現場。實踐表明：實施綜合防塵技術措施后，綜采工作面煤塵濃度下降80%左右，效果明顯，作業環境得到較好改善。

關鍵詞：綜采工作面;噴霧;煤層注水;隔爆水袋

煤塵是煤礦常見的五大災害之一，嚴重影響礦井安全生產。如何消除粉塵危害，成為礦井安全生產的重任。東曲礦28810綜采工作面位于+860水平八采區8#煤層，屬于Ⅲ類不易自燃煤層，煤層絕對瓦斯涌出量40m3/min，煤塵具有爆炸性，爆炸指數為17.57%?，F場監測粉塵濃度高，對礦工身體健康造成嚴重危害。

1 工作面概況

28810綜采工作面地表位于麻坪嶺村莊東南，停產線附近地面有季節性河流穿過。該工作面北西方向為已形成的28808工作面，皮帶順槽外側南東方向為白家山斷層，切眼南西方向為八采區邊界回風巷，北東方向為大巷保護煤柱。28810綜采工作面所采8#煤層結構簡單，8#煤組厚度在3.53m～5.89m之間，平均厚度4.65m，8#上煤厚度在0.39m～1.10m之間，平均厚度為0.67m;8#煤厚度在3.14m～3.57m之間，平均厚度為3.24m;8#上煤與8#煤夾矸為泥巖普氏硬度為2，厚度在0.07m～1.71m之間，平均厚度為0.74m;8#上煤直接頂為泥灰巖，厚度約為0.76m，普氏硬度為7，不易垮落。煤層厚度變化不大，屬穩定煤層。工作面走向長度1099～1038m，傾斜長為200m，軌道順槽和皮帶順槽巷道斷面均為22m2，切眼斷面為36m2。工作面采用“U”型通風系統，軌道順槽進風，皮帶順槽回風，工作面風量為3188m3/min。

2 工作面粉塵濃度分布規律

現場監測，在未采取防塵措施前提下，在綜采工作面距煤壁1.8m處，電線槽內側呼吸帶高度布置采樣點，采用AKFC-92A粉塵采樣儀進行采樣稱重，得到順風割煤、逆風割煤兩種工況下的粉塵濃度沿程分布情況，如圖1、2所示。

圖1? ?順風割煤粉塵濃度沿程分布圖

由圖1可知：順風割煤時，粉塵濃度最高值得出現在采煤機下風向15～25m處，即前滾筒下風向10～20m處，最高全塵濃度為562.3 mg/m3，呼塵最大濃度為350.4mg/m3;后滾筒上風向10m處粉塵濃度較大，受移架影響，在采煤機中部粉塵濃度達到第一個峰值，下風向20m后粉塵濃度迅速下降，30m以后粉塵濃度降到200mg/m3以內。

圖2? ?逆風割煤粉塵濃度沿程分布圖

從圖2可知：逆風割煤時，煤塊在下落過程中產生的大量粉塵在隨風流漂移過程中迅速漸擴散至整個工作面，采煤機下風側約10m位置處粉塵濃度最高，全塵為660.7mg/m3，呼吸性粉塵為356.4mg/m3;自采煤機后滾筒下風向10m處往后，粉塵濃度又開始逐漸減小，大粒徑的粉塵在此過程中逐漸沉降、被捕集，30m位置處粉塵濃度降到250mg/m3左右。

3 綜合防塵技術措施

3.1 噴霧灑水

①工作面采煤機安裝使用內外噴霧裝置，并實現采煤機與清水加壓泵的聯動，內噴霧裝置的工作壓力不得小于2 MPa，外噴霧裝置的工作壓力不得小于4MPa，確保噴霧能覆蓋全滾筒，回采期間降塵劑使用量不得少于0.04kg/t;②工作面安裝使用架間自動噴霧裝置，設置一趟靜壓灑水管路并貫穿整個工作面，每隔20m留設1個三通閥門，同時每隔10個支架設置1個灑水軟管。并在轉載機等各轉載點安裝噴霧裝置;③在皮帶順槽、軌道順槽距工作面30m處、距巷道口50m處以及回風聯絡巷內共安裝7道風流凈化水幕，使水幕能覆蓋全斷面。且在回風順槽距工作面30m處、距巷道回風口50m處的凈化水幕的下風側0.8m處設置一道捕塵網。各作業地點定期灑水滅塵，同時，在皮帶和軌道順槽每隔100m安裝三通閥門，確保系統正常。

3.2 煤層注水

沿著工作面軌道順槽打鉆孔，采用超前注水的方法進行煤層注水，增加煤體濕潤性，選用動壓注水方式，孔深15m，孔深134m，采用2根4′鋼作為封孔器，封孔長度為8m，封孔器前后兩端采用麻袋+聚胺脂卷纏法封至少800mm，中間部分采用注漿泵壓注聚胺脂進行封堵，相關的注水參數如下。

3.2.1 單孔注水量Q

采用公式計算：Q=K·L·B·H·γ·q。式中：K-系數（包括漏水及鉆孔前方煤體吸水），取1.1;L-鉆孔長度，取L=134m;B-鉆孔間距（濕潤煤體的寬度），15m;H-煤層厚度，取采高H=4.2m;γ-煤的密度，γ=1.37t/m3;q-噸煤注水量，取q=0.01m3/t。計算得出單孔注水量為128m3。

3.2.2 單孔注水流量

采用小流量長時間注水方法以使得煤體得到充分濕潤為準則，單孔注水流量取2.29m3/h，通過分流器控制每個鉆孔的流量，使各注水鉆孔的注水量基本相同。

3.2.3 注水壓力

注水壓力反映了鉆孔的注水阻力，主要與煤層的透水性及瓦斯壓力有關，參考相關文獻中的實踐經驗，煤層動壓注水情況下，注水壓力應符合以下條件：（1.2～1.5）Pw≤P≤Pr 式中：P-注水壓力，MPa;Pw-煤層中瓦斯壓力，MPa;Pr-上覆巖層壓力，MPa。結合該礦實際，28810綜采工作面煤層注水壓力選用15MPa。

3.2.4 注水時間T

單孔注水時間T（小時，h）取決于鉆孔單孔注水量和單孔注水流量，按T=Q/V.實際按每天兩個班注水，每天注水時間不少于18h計算，得出注水的天數：Td=T/18，計算得出我礦在鉆孔間距為15m時的注水時間為3天，同時注水的鉆孔數量為5個。

3.2.5 注水系統

注水系統由煤層高壓注水泵或脈沖注水泵、自動控制水箱、SGS型雙功能高壓水表及截止閥等組成。

3.3 安裝隔爆水袋

為預防粉塵爆炸時的爆炸威力，在皮帶順槽、軌道順槽分別安設5組隔爆水袋，水量按巷道斷面計算，巷道斷面為22m2，輔助水量消耗按200L/m2計算，則水量為4400L，每組標準：按照1.2～3m的排距共安裝22排水袋，每排5袋，共吊掛水袋110個，每個隔爆水袋水量為40L。

4 效果分析

順風割煤情形下，選取離采煤機中部5m、15m、25m、35m位置設置測點，對實施綜合防塵措施前后的粉塵濃度進行測試。實施防塵措施前，四個測點的全塵濃度在224～536mg/m3之間，呼塵濃度在86～267mg/m3之間;實施防塵措施后，四個測點的全塵濃度在53～136mg/m3之間，呼塵濃度在16～61mg/m3之間。實施綜合防塵措施后，工作面粉塵濃度均得到顯著降低，全塵和呼塵的除塵效率均達到75%左右，且呼塵的除塵效率略高于全塵。

5 結語

隨著，煤礦生產效率不斷提高，產塵量加大，如何科學治理粉塵，仍需研究。通過28810綜采工作面實施以噴霧灑水、煤層注水、安裝隔爆水袋為主的綜合防塵技術措施，有效降低了工作面粉塵濃度，改善了作業環境，保證工作面的安全回采。