摘要：煤矿煤巷施工现多为综合机械化作业，但目前的综合防尘系统不能有效控制矿尘，使得煤巷掘进工作面作业环境极其恶劣，影响施工安全，危害工人身心健康，迫切需要采取合理有效的矿尘控制措施，来改善工作面作业环境，保障施工安全和工人身心健康。
关键词：巷道掘进；工作面；综合防尘技术
在煤矿井下巷道的掘进作业中，特别是岩巷掘进，随着钻眼、爆破、运输、喷浆等工序依次开展，大量粉尘不断生成。依照相关监测，岩巷掘进作业中生成的粉尘主要为游离态的SiO2，直径普遍不超过5μm。这些粉尘在空气中不仅威胁作业设备的安全，可能引起粉尘爆炸，甚至还可能随呼吸进入人体，让人罹患矽肺病，从而对个人健康造成重大影响。鉴于此，在井下巷道掘进作业中要积极开展防尘措施，确保粉尘危害最低化，对于推动矿井长久、稳定发展意义重大。
1工程概述
某矿井38810副巷为煤巷，设计长度690m，掘进作业断面为矩形断面，尺寸4×3.3m，选用综掘工艺进行施工，设备型号为S-150JA型掘进机，掘进落煤通过刮板运输机和胶带运输机转运至井底煤仓。巷道掘进通风选用型号FBDY•№•6.3/2对旋风机，采用局部压入式供风，供风风筒直径1000mm，作业供风量可达443m3/min。前期掘进作业时，作业面防尘主要措施有：掘进机内部喷雾降尘、装配除尘风机、悬挂净化水幕、转载点喷雾降尘。但在实际使用中存在问题有：掘进机内部喷雾系统易堵塞效果不佳；除尘风机实际处理风量不超过200m3/min，除尘效果不足；净化水幕手动控制，关闭依靠个人经验判断，缺乏相关科学依据，应用效果不理想。根据施工现场实际测定，作业时粉尘浓度达到800mg/m3，呼吸性粉尘浓度超过200mg/m3。
2综合防尘优化设计
2.1煤层注水
煤层注水一直以来都是粉尘防治的有效手段之一，根据相关研究表明，煤体中水分每增加1%，掘进作业时的粉尘产生量便可下降60%。所以，计划对煤巷掘进作业进行潜孔快速注水，借助井下供水管路将水导入钻孔进行静压注水。结合现场作业实际及相关实验参数，掘进作业注水方案为：静压注水，注水压力2MPa，注水孔深2500mm，直径42mm，利用掘进作业时对煤壁的扰动破坏进行快速注水，封孔选用封孔器进行，以煤壁出现水珠渗出现象作为注水停止的判定标准。通过对注水前后煤壁煤样的测量，其水分含量由3.2%增加到4.4%，增加1.2%，注水效果良好。
2.2长压短抽系统优化
根据现场实际测定，掘进面所用长压短抽系统除尘效果不佳的缘由是除尘器风量同掘进面供风量不匹配，加之除尘器未配置吸尘罩，迎头除尘效果不佳。针对这些不足，对原除尘器进行更替，新除尘器风量处理能力可达300mg/m3，为掘进面供风总量的80%，并配置相应的吸尘罩。
2.3高压喷雾降尘系统改良
掘进机所配套的内部喷雾系统由于作业时压力偏小，使得喷嘴经常发生堵塞无法充分发挥应有功效，为有效解决这一问题，将掘进机内部配套喷雾系统更换为高压喷雾系统。高压喷雾系统主要构成组件包括：高压泵站、掘进机喷雾降尘系统、高压紧密水质过滤装置、配套管路。同时，为实现对掘进机截割部刨头的有效包裹，实现高压喷雾降尘效果的最大化，结合作业现场实际设计专门的高压喷雾系统，采用G型喷嘴。
2.4顺槽风流净化水幕优化改良
原有的手动防尘水幕虽然能起到一定的防尘抑尘效果，但由于系统的开闭由人工进行手动控制，完全凭借个人经验进行操作，没有稳妥的科学依据，操作时难免存在很多问题，而假如将水幕长期打开，不仅严重浪费水资源同时也会导致巷道底板严重积水，从而使得掘进作业面工作环境进一步恶化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对这种问题，将自动控制化系统引进水幕净化系统中，增设粉尘浓度超限喷雾洒水系统，通过对粉尘浓度的监测，自行判定是否进行喷雾洒水，从而有效抑制粉尘超限，实现降尘目标的同时实现水资源利用的合理化。该系统主要包括GGG500型粉尘浓度监测感应装置、KXJ-127S粉尘超前喷雾控制系统、DF20/7隔壁电磁阀和ZP-8R型热释光控传感装置。
3其它综合防尘措施
3.1湿式钻眼施工
在掘进巷道爆破和支护钻眼布设过程中，通过压力水对炮眼进行冲洗，确保钻孔内煤岩粉尘尽可能全部以浆液的方式流出，进而避免大量游离态粉尘的产生，从而实现对掘进作业面粉尘生成源头的有效抑制。此外，根据相关调查，钻眼钻设过程中的粉尘生成量能够占据整个作业面粉尘总产量的八成以上。鉴于此，要积极推广湿式钻眼工艺，并增强对设备操作人员的意识教育，使其充分认识到粉尘对生产安全和人员健康的危害，从而自觉依照正确的规章制度开展操作。
3.2爆破喷雾洒水
掘进爆破作业时，爆破冲击波和破碎岩石的四散必然会产生大量粉尘，这就要求在进行相应爆破作业之前，必须采用压力水对沿帮进行冲洗，随后在爆破作业后针对其开展全面的喷雾作业，从而最大程度降低掘进作业面的粉尘浓度。与此同时，开展装岩作业前还应对岩堆进行洒水作业，确保粉尘细粒充分黏结，避免其在进行耙斗作业时被扬起。通过相应的实践分析可知，一般情况下，岩堆的扬起粉尘浓度与自身的单位耗水量呈现反比关系。通过对下表1的分析可知，当岩堆单位体积耗水量增加值8L/m3时，空气中粉尘浓度减小至2mg/m3以下。
3.3增强通风排尘作业
在局部通风设施持续向掘进作业面供应新鲜空气的同时，还会将作业面多余的含尘空气持续排出，从而实现作业面含尘量大幅削减。与此同时，采用压风管道向作业面内持续不断供应新鲜风流，能够稀释掘进工作面空气粉尘浓度，并促使其尽快向回风大巷排出。
4掘进面防尘优化效果分析
在掘进作业面综合防尘系统优化后，对整个防尘系统实际应用效果进行检测。分别选取距离掘进头10m、20m和掘进机操作人员三处位置，对除尘系统改良前后的状况进行测定。通过测量所得综合防尘系统优化改良前后样品滤膜对比如图4、图5。经由综合防尘改良后，掘进作业面距离迎头10m处粉尘总浓度及呼吸性粉尘浓度分布下降96%和89%；距离迎头20m处粉尘总浓度及呼吸性粉尘浓度分布下降94%和93%；掘进机操作人员处粉尘总浓度及呼吸性粉尘浓度分布下降97%和95%。数据充分表明煤巷掘进中存在的粉尘问题得到有效防治，极大地提升了回采面的作业环境，同时也为其他掘进工作面作业防尘提供借鉴。
5结论
巷道掘进作业作为确保煤矿生产作业持续高效开展的必要前提，对于井下生产的高效进行有积极意义。但井下巷道掘进作业中伴随生成的大量粉尘对井下作业安全和作业人员生命健康有重大威胁，针对这一问题，矿井管理者应高度重视，充分认识到掘进作业高粉尘环境对作业安全和人员安全的威胁，从而采取针对性措施，开展有效的防护，最大程度消除粉尘威胁，从而为矿井现代化持续、健康生产提供坚实保障。
参考文献：
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论文作者:马超
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/2
标签：作业论文; 粉尘论文; 浓度论文; 巷道论文; 工作面论文; 系统论文; 水幕论文; 《基层建设》2017年第29期论文;