煤矿掘进工作面防尘技术探讨

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　　【摘 要】随着掘进工作面生产现场综合机械化程度的不断提高，掘进工作面的粉尘问题日益突出。本文介绍了掘进工作面的来源，全面而详细的论述了掘进综合防尘的方法，并就掘进各区段防尘方案做出了分析。
　　【关键词】煤矿开采；掘进工作面；综合防尘措施
　　引言
　　掘进工作面的粉尘是指弥漫在掘进工作面范围内，能够较长时间呈悬浮状态的微小粉尘颗粒。它们在整个工作面飞扬，使井下的空气遭到严重的污染，不仅危害工人的身体健康（煤矿肺尘患者中85%以上发生在掘进工作面），也破坏了设备的工作环境，加速机械的磨损，降低掘进机司机的视觉能见度，增加事故发生率。2000年9月27日，贵州省水城矿务局木冲沟煤矿由于局扇无计划停电停风，引起特大恶性煤尘瓦斯爆炸事故，死亡162人。目前我国尘肺病的发病情况仍呈上升趋势，以煤炭行业为例，据近两年的不完全统计，现有尘肺病人约17万，死亡人数每年约2500人，新增尘肺病人约4500人，每年国家用于该项的医疗等费用高达35亿元人民币。由此可见，掘进工作面的粉尘严重地威胁着工人的生命和安全，给国家的财产和煤矿的生产造成严重的损失，作为煤炭生产的公害之一，一直是各国科研人员的一项重要的研究课题，所以必须寻求有效的措施加以限制。
　　1 掘进工作面的来源
　　综掘工作面粉尘来源有2个方面：（1）煤岩破碎过程产生的粉尘；（2）摩擦及煤岩块塌落过程产生的煤尘。当截齿靠近煤壁并与煤壁接触时，在接触点附近形成三向受力的状态，使煤壁受到挤压而发生破碎，并形成密实核。随着截齿深入煤壁，破碎体进一步被粉碎，密实核也进一步扩散承受剪切力的作用，而此时刀具的能量则会通过密实核传递给周围的煤岩。当截齿离开煤壁时，解除了密实核的约束状态，而其本身所聚集的能量也突然得到释放，从而掉落下来形成煤尘。工作面通风的风流、截割头旋转造成的风流以及煤体下落形成的风流都会造成煤尘的飞扬，因此应在产尘源及时灭尘，否则煤尘就会充斥整个工作面，造成很严重的煤尘污染。
　　2 掘进综合防尘的方法
　　2.1 煤层注水
　　煤层注水是通过钻孔，将压力水注入尚未开采的工作面煤体中。注水后煤体含水率可达1%左右，通过注水可有效降低煤体强度，增加煤体的裂隙发育和水分，使煤体预先得到湿润，从而在综采、综放过程中可大量减少煤尘的产生。
　　2.2 采掘防尘
　　掘进工作面是矿井在生产过程中的主要产尘场所，也是煤尘危害最为严重的地方，因此必须采取如下措施加以控制。（1）从设备选型到机组改装，都要在综掘机上安设内外喷雾降尘装置，实现高效快速灭尘。（2）每班对作业地点附近20m范围内进行洒水冲洗，消除煤尘隐患。（3）在掘进机上安设除尘风机。在综放面的移架、放顶煤过程中利用架间喷雾装置实现自动喷雾降尘。
　　2.3 通风除尘
　　矿井通风的目的之一就是将井下煤尘稀释到安全浓度以下并排出矿井，合理的通风能够有效地控制采掘工作面的煤尘浓度。风速的大小直接影响采掘空间的含尘量，当风速过小时，悬浮煤尘不能及时被风流带走，滞留在采掘空间，增加煤尘的浓度；当风速过大时，虽然能够将煤尘带走，但是较高的风速将采掘空间的落尘又重新吹起，反而会增加煤尘浓度。在《煤矿安全规程》中规定：回采工作面、掘进的煤巷和半煤岩巷的允许风速为0.25～4m/s。
　　2.4 喷雾降尘
　　喷雾降尘是指水在一定的压力作用下，通过微孔喷射而形成一种雾状体，水雾在空气中浮游与煤尘相碰撞，增加煤尘自身的重量，加速其沉降，从而降低井下各作业地点的煤尘浓度。矿井运输胶带、溜槽的转载点采用单独的喷嘴进行喷雾降尘；在综采、掘进工作面回风巷采用直杆式净化水幕，大巷采用弯杆净化水幕。喷雾洒水需有良好的水质，以防水中杂质堵眼，影响降尘效果。因此，在各供水区段都安设过滤器，对水质进行净化。
　　2.5 使用水泡泥降尘
　　在井下炮采、炮掘面要进行湿式打眼，放炮时要使用水炮泥。水炮泥是利用特制的塑料袋装水，代替粘土炮泥填入炮眼内，在爆炸的瞬间，大量水汽急剧向周围扩散，同时水在爆炸压力作用下强力渗透到煤体中，从而有效地抑制大量煤尘的产生。使用水泡泥，其降尘率最高可达60%，同时也可使爆破后产生的有毒有害气体大为减少。
　　2.6 巷道洒水灭尘
　　井下巷道的顶、底板及两帮长时间会沉积大量煤尘，并产生煤尘积聚现象。巷道洒水就是由专职洒水工用压力水把积聚在巷道中的煤尘进行冲洗，消除煤尘隐患。
　　2.7 个体防护
　　在井下综放面、掘进面产尘浓度高的地方，尽管采取了上述防尘措施，但还有一些未被捕获的细小煤尘弥留在作业空间内，为了阻止这部分煤尘吸入人体，必须进行个体防护。目前个体防护的主要措施有防尘口罩和防尘帽，它们能将污浊空气中的煤尘通过过滤材料滤掉，使作业人员吸入较干净的空气，在实际使用中具有防尘效果好、经济、方便等特点。
　　3 掘进各区段防尘方案
　　3.1 掘进工作面防尘
　　3.1.1 机掘防尘、除尘
　　掘进机除尘器和干式布袋除尘器通风除尘系统由抽出式风机、压入风筒、风流转换器（由附壁风筒及供风控制器组成）、吸尘口等组成，由单轨吊吊挂及行走独立布置，不与掘进机发生直接关系。用于巷道断面积10m2以上，并采用压入式供风的掘进工作面，干式布袋除尘器对呼吸性粉尘的除尘效率可达90%以上。高压喷雾系统由高压水泵、水箱、高压管路、喷雾架及高压喷嘴等组成。喷嘴布置在喷雾架上，喷雾架安装在掘进机的截割悬壁上，由高压喷嘴喷出的密集将截割头包围起来，阻止粉尘扩散并强制将其捕获。
　　3.1.2 炮掘工作面综合防尘技术
　　（1）打眼防尘技术。采用空心麻花钻杆、湿式钻头和湿式煤电钻带水钻孔来降尘，在缺水和不宜用水地区使用凿岩机打眼时采用干式孔口捕尘器。（2）放炮防尘技术。常规方法是使用水炮泥，放炮前、后冲洗岩帮及放炮喷雾。放炮喷雾已由低压喷雾发展到高压喷雾和风水喷雾，由手动喷雾发展到冲击波自动喷雾和声控自动喷雾。装岩洒水喷雾防尘技术装岩前向岩堆洒水湿润，使用装岩机装岩时实施自动喷雾。
　　3.2 掘进工作面通风防尘
　　（1）合理调配风量防尘
　　根据井下巷道变化情况，适时调整风量及风速，冲淡和排除有害气体及浮游矿尘，风量掌握很重要，风量太小容易使煤尘积聚，过大又会造成落尘飞扬。
　　（2）设置防尘幕网及喷雾
　　防尘幕网可固定在掘进机组二运架上，能够实现捕尘网架体与掘进机组同时移动，减少了捕尘网维护工作量。捕尘网下部为帘式布网，便于通行。
　　喷嘴雾化效果好，捕尘断面大，能够达到较好的降尘效果。
　　（3）皮带联动喷雾技术
　　利用皮带转动会触发联动机构开启各喷雾降尘装置，实现生产即防尘的效果和方法。
　　3.3 锚喷支护防尘
　　锚喷支护防尘技术采用湿式液压锚杆眼钻机打眼，干式打眼时采用干式孔口捕尘器或采用泡沫尘方法。将混凝土预湿成潮料。利用除尘器将混凝土喷射机上料口、余气口和结合板处产生的粉尘以及喷射混凝土时产生的回弹浮游粉尘吸走、除掉。采用双环式喷枪和低风压近距离喷射技术。
　　4 结语
　　实践证明，任何一种单一的防尘措施都很难将矿井煤尘降到国家卫生标准以下，因此要根据煤尘的产生地点和生产作业情况，实行综合防治。综合防尘工作作为矿井“一通三防”工作的重点，应健全机构，完善制度，明确责任，形成完善的领导组织网络，依靠科技进步，提高防尘工作水平，逐步改善矿井安全生产条件。
　　参考文献：
　　[1]张茂宇，贾福音.煤矿井下粉尘监测、防治技术的现状与趋势[J].中国安全生产科学技术，2011（12）.
　　[2]马胜利，刘亚力.掘进工作面高压喷雾降尘的机理分析[J].煤矿机械，2009（8）.
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