重庆川九建设有限责任公司 重庆 401120
摘要：在煤矿生产过程中，不可避免地会产生大量粉尘。粉尘不仅对煤矿的安全生产构成严重威胁，而且影响职工的身体健康。随着煤矿机械化水平的不断提高，现代化矿井生产率得到很大提升，粉尘问题也日益凸显。研究并解决矿井煤尘问题，已引起煤炭行业的高度重视。杨柳煤矿为煤与瓦斯突出矿井，受限于除尘风机的使用，只有通过水幕、喷雾除尘等一系列措施，才能达到降尘目的。
关键字：综掘巷道；防尘技术；研究与应用
1概述
粉尘危害是煤矿生产的五大灾害之一。在煤矿，采、掘工作面是煤矿最主要的两大产尘源，一般综采工作面和机掘工作面在无防降尘措施时，工作面粉尘浓度高达2000mg/m3左右，甚至更大，采取一般单项降尘措施后粉尘浓度还会有1000mg/m3左右。粉尘引起的职业危害表现为矿工尘肺病，统计资料表明，全国煤矿目前统计的尘肺病和疑似尘肺病患者为100万人。此外，煤尘爆炸和煤尘参与瓦斯爆炸，不但能够造成大量人员伤亡，且严重威胁着矿井安全生产。
2工程概况
某矿201配风巷掘进工作面采用EBZ-160型综掘机综掘与炮掘相结合的掘进工艺，巷道长度864米，沿C5b煤层掘进。C5b煤层平均厚度2.4m，由亮型煤，半亮型煤组成，煤层顶底部由暗淡型煤组成，C5b煤层有2-3层夹矸、夹矸层厚度在0.01~0.35米左右。具有煤尘爆炸性，但无煤层自燃发火倾向性。采用锚杆联合钢筋网支护，在顶板压力较大时，采用金属箱支护。工作面供风量为287.5m3/min，采用FBDNO.5.6/22×11型局部风机，额定供风量为230~350m3/min，风筒直径为Φ600mm。该工作面采用除尘风机，压入式风筒出口在除尘风机风筒后面，风筒出口与除尘风机吸风口距离不大于5米。
静压供水管距工作面20m范围内用1寸胶管连接，20m外用2寸铁管，随工作面前进及时延伸，保证工作面正常用水，静压水压力在0.5MPa左右。井下防尘、综掘机防尘及截割电机冷却水均为同一供水系统，供水管每50m安设一个三通阀门并配备20m胶管，且保证能正常使用。
3 配风巷防尘现状
通过现场调研，该配风巷综掘面粉尘防治的现状是：(1)矿井为高瓦斯矿井，工作面供风量大，风速高；(2)工作面在C5b煤层掘进，该煤层具有含水量低（＜1.72%）、煤层较软（f＜1）的特点，另外工作面采用EBZ-160型悬臂式掘进机，割煤强度大，截割高度高（巷道净高3.0m），导致工作面产尘强度极大；(3)工作面产生的高浓度粉尘在高风速条件下，割煤产生的粉尘迅速扩散和弥漫到整个作业空间；(4)掘进机内、外喷雾、工作面断面喷雾、转载点喷雾采用井下静压水供水，但是静压水压力太低，仅在0.5MPa左右，喷雾不能有效的捕捉沉降煤尘，降尘效果不理想；(5)按照作业规程要求，工作面应使用除尘风机，但是根据现场调研，工作面未见除尘风机。以上的问题，导致掘进工作风面作业空间粉尘浓度极大，已严重影响工人的身体健康，也给煤矿的生产带来极大的安全隐患。
4防尘技术措施
4.1安装综合防尘高压喷雾泵
1)综掘工作面喷雾系统的工作介质是水，在系统运行过程中，液态水从常压状态经加压管路和喷雾泵增压，再经雾化喷嘴将压力液态水雾化，然后水雾以一定的运动规律与煤尘发生碰撞、拦截、扩散和沉降等作用，使粉尘凝聚，最后达到降尘的目的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2)引进矿用BPW250/6．3XL型高压喷雾泵，净化水质，保证防尘设施完好有效运行，通过在2108运输巷掘进工作面的试用，取得了良好效果。
4.2转载机全自动封闭式卸煤喷雾降尘装置设计
综掘工作面在采用转载机运煤时，卸煤点产生大量粉尘，传统的转载机卸煤点无封闭装置，不利于粉尘管理。通过长期研究，设计了转载机全自动封闭式卸煤喷雾降尘装置。
1)该装置主要由四部分组成:①主体卸煤装置使用100mm角钢、4．5mm厚的钢板加工而成，规格为:长×宽×高=1．3m×1．3m×0．8m;②上部全封闭护罩使用4．5mm厚的钢板加工，高度为0．8m;③下部使用16mm钢板与四个滚轮加工成可移动的行走部分;④全封闭护罩内部使用环形喷雾装置，用电磁阀开关控制。
2)此装置与转载机相连接，能够随机移动，有效地解决转载机卸煤点洒煤现象，保证了转载机看护工的自身安全，提高了生产效率，全封闭内置自动喷雾能够真正实现“开机开水”，更加有效地提高降尘系数。
4.3综掘巷道安装自动全断面防尘水幕
1)掘进工作面产生的粉尘会随着回风蔓延整个施工巷道，根据巷道内粉尘浓度大小在适当距离安装全断面防尘水幕。
2)自动全断面防尘水幕主要由防尘网、喷头、红外感应装置、高压泵、自动旋转装置、粉尘浓度感应装置及高压水管组成。当掘进巷道内粉尘浓度超过感应装置设定门限值时，通过联锁开关自动打开高压泵进行喷雾洒水，有效控制粉尘流动，大大降低了下风流空气中粉尘含量。
4.4煤层动压注水技术
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，改变煤体的物理力学性质，将脆性破碎改为塑形变形，减少煤体破碎为尘粒的可能性，同时包裹并湿润煤体和裂隙中的原生煤尘，进而降低煤尘的产生量。煤层注水是煤矿开采中最基本的防尘措施。煤层注水预湿润煤体技术分为静压(低压)和动压(高压)注水技术。由于静压注水湿润半径较小、煤层注水效果较差且时间较长，因此选用动压注水预湿润煤体技术。
沿巷道施工方位，在巷道迎头煤体中并排布置5~6个注水孔（可利用防突效检钻孔），注水孔深度为10m，钻孔湿润半径为2~4m，钻孔布置在煤厚的中部。采用动压注水，水压为8~10MPa。一般为5min一次的间歇性注水，每次注水量时间5~10min。实际单孔注水时间以煤壁出水时为准。
4.5正压防尘呼吸系统
受粉尘扩散规律的影响，后路巷道的粉尘质量分数逐渐降低，同时伴随着各类防尘喷雾除尘措施的使用，煤尘得到很好的抑制。但掘进机主、副司机因距迎头最近，且属于粉尘扩散的最大区域，是粉尘的最大受害者。因此，在综掘机上设置正压防尘呼吸系统，综掘机作业时，主副司机必须佩带正压防尘呼吸面罩。呼吸面罩使用时通过调节供气压力、温度、湿度使综掘机主副司机获得最适宜的空气气流，有效地避免了呼吸粉尘对身体造成的伤害。其他人员必须佩戴高质量的防尘面罩，每班更换防尘滤膜。
4.6回风流粉尘治理技术
根据配风巷综掘工作面的实际情况，本方案通过长压短抽通风除尘系统对工作面粉尘进行抽尘净化。除尘器选用了KCS-250D型矿用过滤湿式旋流除尘器，其本体结构根据气、粒两相流理论设计，喷雾、过滤及旋流除尘机理，高效旋流脱水。当综掘机割煤时，启动除尘器，截割头产生的高浓度含尘气流经吸尘罩和负压风筒进入除尘器，通过喷雾、过滤、旋流除尘和脱水之后，排出清洁气流进入回风。
总之，通过一系列的综合防尘措施，极大地改善了综掘工作面的作业环境，降低了综掘工作面巷道内的粉尘质量分数，提高了粉尘治理能力，为煤矿工人创造了良好的工作环境，保障了煤矿工人的身体健康，降低了职业病的发病率，提高了矿井作业场所的能见度，从而降低了矿井事故发生率。杨柳煤矿采取的综掘工作面综合防尘技术，降尘效果好，技术可行，易于推广，创造了可观的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]徐亚辉.综掘工作面风幕隔尘集尘方法的数值模拟研究[D].河南理工大学,2015.
[2]汤笑飞,王德明,司卫彬,许浪,何飞.全岩巷综掘面综合防尘技术及应用[J].煤炭工程,2014,06:56-58.
[3]刘环.岩巷综掘智能喷雾防尘技术的应用及效果分析[J].华北科技学院学报,2013,01:21-24.
[4]李红长.煤矿岩巷综掘机施工综合防尘技术研究与应用[J].煤矿现代化,2016,02:78-79+82.
论文作者:刘光均
论文发表刊物:《防护工程》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/31
标签：工作面论文; 粉尘论文; 煤层论文; 巷道论文; 煤尘论文; 煤矿论文; 矿井论文; 《防护工程》2017年第8期论文;