综合防尘技术在综采工作面中的实践

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　　【摘 要】开采中，滕州郭庄矿业公司郭庄煤矿摸索出如湿式作业、完善供水系统、应用支架自动定位喷雾系统除尘、采用短壁高压煤体注水技术等诸多粉尘防治措施，降尘率达80%～85%。
　　【关键词】综采；除尘；湿式作业
　　煤矿粉尘是煤矿五大灾害之一。据卫生计生委统计，煤矿尘肺占矽肺总数的70%～80%。随矿井开采强度和机械化程度的不断提高，矿井的产尘量不断增加，产尘浓度也随之提高。
　　1 粉尘的产生与危害
　　煤矿生产过程中，如钻眼、爆破、掘进、采煤作业与煤的装载运输等环节，都会产生大量粉尘。目前，各生产环节产生粉尘量的比例大致为：采煤工作面约占45%～80%，掘进工作面约占20%～38%，运输通风巷道约占5%～10%，其它作业点约占2%～5%。作业点的机械化程度越高，矿尘的产尘量也就越大。
　　（1）危害人体健康。矿工长期在含矿尘浓度较高的环境中作业，吸入大量矿尘后引起身体器官病变，轻者能引起呼吸道炎症、慢性中毒和皮肤病，重者可导致尘肺病。
　　（2）引发爆炸。煤尘的爆炸浓度范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度等条件相关。
　　（3）降低工作场所的能见度。在井下，若矿尘在空间达到较高浓度，影响矿工视野，操作中极因视线不好而引起人身伤亡事故。
　　（4）加速机械磨损。煤尘漂浮在空中，很容易进入机械设备内部，造成磨损加快或引起故障。随着矿山机械化程度的提高，煤尘对机械设备的磨损影响愈加突出。粉尘也影响精密仪器使用寿命和精度。
　　2 综合防尘技术在郭庄煤矿的应用
　　滕州郭庄矿业有限公司郭庄煤矿，是一座年生产能力45万t的小型矿井。该矿井田煤系地层为下二叠统山西组及上石炭统太原组，共含煤18层。主要可采煤层为山西组3下煤层，可采煤层平均厚度为2.6 m，属于低灰特低硫煤层。现采用一次采全高、走向长臂采煤法采煤，采煤机落煤，全部冒落法管理顶板。回采工作面采用单体液压支柱配铰接顶梁支护。3下煤层自然发火倾向为二类煤层，属自燃煤层，自燃发火期为6～18个月，煤尘具有爆炸危险。为减少生产中煤尘的产生和危害，郭庄煤矿采取了以下措施进行防尘。
　　2.1 湿式作业
　　（1）井下风钻、煤电钻均采用湿式打眼，水炮泥爆破或水封爆破。风钻打眼时，严格执行开钻时先开水后开风，停钻时先关风后关水的操作顺序。放炮时在距离工作面30 m处进行放炮喷雾。放炮后，装岩前向爆破岩堆洒水。
　　（2）破碎机安有防尘罩和喷雾装置，以防止煤在破碎过程中产生煤尘。
　　（3）设计上，在采、掘工作面回风巷设置了风流净化水幕。水幕的设置灵敏可靠，使用正常，封闭全断面。
　　（4）锚喷必须采用潮料喷浆，同时必须使用锚喷除尘器。
　　2.2 依托设计、完善供水系统
　　矿井防尘供水系统的水质、水压对防尘效果起决定性作用，直接影响喷雾雾化效果。煤矿生产中，由于受采掘安排与地质因素影响，各采区对防尘用水量和水压的需求不一致，对此，矿井管网进行了设计改造，采取了一级过滤→主干管路降压→二级过滤→综采工作面加压→三级过滤→用水地点的防尘供水模式。
　　主干供水管路主要解决两个矛盾：一是，用水地点水压要与防尘供水管网承受水压能力的矛盾。根据《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》，对综采工作面水压最高为8 MPa，而防尘供水管网水压承受能力一般为3.0 ～4.0 MPa；二是，因井下各区域工作面高程差距过大而导致的防尘水压变化较大问题。因此，在防尘供水主干管路上安装了水量水压控制器，使水压水量合理分配，保证管网正常稳定。
　　为保证防尘用水水质，在矿井主干供水管路、工作面入口管路、加压泵出口管路三处，分别安装过滤装置，改善了供水水质，各喷雾地点雾化效果良好，极大减少了喷雾设施维修量。
　　2.3 粉尘浓度监测
　　粉尘浓度监测是粉尘灾害治理重要的组成部分，主要是准确检测作业场所的粉尘状况，指导选用合理的降尘措施。该矿引进先进粉尘监测系统，在工作面安装粉尘检测传感器，并将粉尘监测系统与矿井安全检测系统联网，实现了综合防治及防尘设备运行状况的连续监测。
　　2.4 支架自动定位喷雾系统
　　在综采工作面液压支架上安装自动定位喷雾系统。该系统为红外自动跟踪定位喷雾，自动定位采煤机的运行方向，并在采煤机的下风侧自动开启电磁阀，实现自动喷雾。
　　具备适应风向的能力。现场风流方向改变时，无需变动装置布局即可实现在采煤机下风向开阀喷雾。并可根据现场工作要求随意设置隔架喷雾的数目以及开合电磁阀的数目。当移动或升降支架过程时，支架自动定位喷雾系统喷雾装置阀门也可以自动打开，喷雾降尘。
　　该系统在一定程度上弥补了采煤机割煤时靠内外喷雾降尘率低的难点，具有安全可靠、使用方便、实用性强、智能化高等特点，而且现场对支架工、机组司机影响小。
　　2.5 短壁高压煤体注水
　　回采前预先注水湿润煤体，是降低煤层开采时粉尘产生量的最有效方法。原有综采工作面采用的单向长孔钻煤层注水方法，存在钻孔长、封孔难、效果差等缺点。为此，在一综采工作面进行了短壁高压煤体注水试验，利用工作面检修班时间，在工作面垂直煤壁方向，间隔3～5 m，深度4.7 m（日进尺3.6 m×系数1.3）的短孔，孔径42 mm，钻孔仰角5～7°，使用煤层注水快速封孔器封孔，工作面防尘加压泵高压水进行注水。该工作面试验表明，短壁高压煤体注水技术用工少、封孔方便、注水时间短、效果明显。
　　2.6 采煤机喷雾系统改造
　　采煤机滚筒割煤及向刮板输送机装煤时，会产生大量粉尘，尘源处在采煤机工作面的主要风流中。位置不断移动，加之片帮冒顶形成的一些偶发尘源，其治理难度较大。
　　目前，采煤机上使用的防尘措施主要是内喷雾和外喷雾。采煤机滚筒上的内喷雾外喷雾，由于水压过低、水量不足和喷雾方式不当等原因，大多不能正常使用。采煤机内喷雾水压低，是因为内喷雾与机组电机冷却共用一个水道系统。由于电机冷却装置的水压不能超过1.5 MPa，再加上电机冷却水的卸压作用，使机组内喷水压过小，导致内喷无法正常使用。
　　为此，该矿对采煤机内外喷雾系统进行了改造。在采煤机内部供水系统上安装了配液中控阀，更换了中心水套密封圈，将冷却水系统与内喷雾系统分离，既能连续为散热系统提供稳定、压力低于1.5 MPa的冷却液，又可为内外喷雾系统提供稳定的不超过6 MPa 的喷雾液，大大改善了采煤机的内外喷雾效果。
　　2.7 个体防护
　　作为粉尘防治的最后一道防线，个体防护仍然是不容忽视的一环。通过佩戴劳动保护用品，可有效防止粉尘对作业人员的危害。
　　3 结束语
　　采用综合防尘措施后，综采工作面及回风流中的粉尘浓度得到很好治理，粉尘浓度降低幅度在80%-85%之间。今后，还要继续对防尘用水内加入降尘剂降尘技术；在加压泵处加入压风，形成风水喷雾，提高雾化效果等技术进行试验。
　　参考文献：
　　[1]程卫民，刘伟，聂文，等.煤矿采掘工作面粉尘防治技术及其发展趋势[J].山东科技大学学报（自然科学版），2010（4）.
　　[2]龙正文.浅谈煤矿采掘工作中粉尘的危害和治理[J].城市建设理论研究，2011（16）.
　　作者简介：
　　宋波（1971-），男，山东滕州人，1993年毕业于山东矿业学院采矿工程专业，本科学历，采矿采掘工程师、注册安全工程师。现任山西潞安集团潞宁忻峪煤业公司总工程师。
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