摘要：煤矿粉尘是煤矿五大自然灾害之一，对煤矿的生产环境和矿工的身体健康都有一定的影响。随着煤矿机械化程度的不断发展，煤矿井下粉尘的浓度也日渐升高，因此，煤矿粉尘的有效治理是目前煤矿生产过程中研究的主要课题之一，刘庄煤矿依据《安全生产法》及《职业病防治法》等煤矿生产相关法规的要求，积极研发并开展新的综合防尘技术和装备，有效降低了煤矿粉尘的浓度。
关键词:综掘工作面；粉尘污染；综合防尘；应用效果
1综掘工作面的粉尘来源与浓度分布
通过对刘庄煤矿综掘工作面的粉尘进行调查分析可知，工作面尘源主要有以下几个方面:综掘机切割煤（岩）过程中，压入式风筒引发的二次扬尘，煤的运输过程中，以及掘进机、刮板机和胶带输送机等机头转载点位置等等。综掘工作面粉尘的浓度分布情况:综掘工作面粉尘浓度一般多在1000mg/m3～2000mg/m3范围之内，且综掘工作面粉尘的尘源还会发生移动，这样粉尘将会扩散至整个工作空间内，根据煤矿综掘工作面的作业工序情况可知，粉尘来源主要是掘进机截割煤（岩）及煤（岩）的装运，其中截割煤（岩）产生的粉尘约占整个工作面产尘的80%～95%，煤装运约占整个工作面产尘的10%～20%。
2综合防尘措施
2.1短壁注水
煤层注水是一种预先湿润煤体，降低粉尘产生的防尘措施，是一种主动防尘，而且防尘效果较好。综掘迎头在掘进推进过程中，截割巷道中部及底部产尘较少，而截割巷道顶部时，割煤、落煤均产生较大煤尘，比截割巷道底部约高出30%。根据这一特点，将注水钻孔布置在巷道中部，布置2个注水钻孔将巷道三等分，钻孔间距不超过该煤层注水湿润半径，注水时，2个钻孔同时注水。钻孔垂直工作面迎头煤壁，钻孔深度根据工作面的推进度确定（比每班的掘进进尺少500~1000mm），钻孔孔径为42mm，注水时间选择在早班不掘进的检修时间。注水钻孔施工结束后，利用φ40mm×1500mm的膨胀橡胶封孔器封孔注水。在注水前，对封孔器膨胀大小及出水量进行调节，做到2个封孔器出水量及膨胀大小相同，插入钻孔后，不漏水。每次的注水时间约为2～3h，当下一班次人员进入迎头，注水施工也已结束，预注范围煤体已均匀渗水，达到注水防尘效果，停止注水。掘进施工接近钻孔深度时，重复上述施工，进行注水。
2.2综掘机内外喷雾
综掘机内喷雾效果差，而且在掘进施工过程中，内喷雾喷头极易堵塞。这一难题在全国范围内一直未得到较好解决。为提高掘进施工过程中的防尘效果，在保证综掘机内喷雾正常使用的情况下，通过增加外喷雾道数及压力的方法，对掘进过程进行防尘。在综掘机炮头后1m处，护罩的下方，增设一组半圆弧形外喷，喷头个数不少于5个，选用短射程，高雾化喷头；在综掘机回转部位两侧，分别增设一组喷雾，每组喷雾的喷头个数不少于3个，选用射程远的喷头，同时，为提高防尘效果，在综掘机上安设配套机载喷雾泵，该喷雾泵利用掘进机行走液压系统的高压油直接驱动，无须中转水箱，可直接安装在掘进机机身上的合理位置处，高压泵供水来自掘进机冷却出水或静压水。利用掘进机自身行走液压系统的高压油作动力，通过液压马达驱动高压泵工作，将供给高压泵的低压水转换成高压水后，实现对粉尘的有效控制。
2.3掘进迎头的风流控制
大断面掘进迎头风量一般均在500m3/min左右，风筒距离迎头的距离一般为5～10m，在这种情况下，施工时，打开外喷雾，在风流的作用下，综掘机司机整个被包围在水幕中。即对司机的健康造成影响，同时，也影响司机的能见度，给施工带来一定难度，再者，高风速还造成煤尘的飞扬。为解决这一难题，将迎头风筒做成多孔状。这样，可以较好的减少迎头扬尘量，同时，横向风流，在综掘机司机的前方形成阻止粉尘及水雾向外扩散的空气幕，不仅能隔断水流的反弹，同时，使煤尘与综掘机内外喷雾形成的水幕充分结合，降尘效果十分明显。经实测，综掘机司机操作处、后部回风流中，煤尘含量分别降低16%、8%。
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2.4全断面净化水幕及捕尘帘
在距迎头50m范围内，安设2道全断面风流净化水幕，水幕形状与巷道形状一致。水幕长度不得小于巷道宽度200mm；水幕的喷嘴间隔均匀，最大间距不得超过600mm。喷嘴方向与风流方向相反。同时，在距迎头100m范围内，安设2道捕尘帘，安设用普通纱窗制作的捕尘帘，距离捕尘帘不超过300mm处安设2道全断面风流净化水幕。当开启全断面风流净化水幕时，水流喷射到纱窗上，利用水的表面张力，在纱窗上形成一层水膜，较好的捕捉粉尘。
2.5巷道冲尘及转载点喷雾
为减少巷道积尘，距迎头50m范围内，每班至少冲尘一次，迎头50m以外巷道，每天至少冲尘一次。该项工作由当班的跟班队长负责落实。在各转载点，安设新型转载点喷雾装置，喷雾装置固定架采用8#槽钢焊接而成，根据不同型号的卸载架选取固定点，采用螺栓固定，防尘喷雾采用风水联动，喷雾方向与煤流方向相反，覆盖整个落煤点。
2.6除尘风机与附壁风筒
在综掘工作面安装大功率除尘风机再配合工作面通风机，可形成长压短抽式的除尘系统，该系统可以改变迎头风流流场，降低粉尘在掘进过程中的风流带出量，增加除尘风机除尘率。通过在皮带承载段加装除尘器，将除尘器的进风口装在司机的前方位置，可保证综掘机在移动过程中可一直进行除尘作业。在除尘风机后的供风风筒上安装控风装置可以调节迎头供风量使其小于除尘风机吸风量，在除尘风机前面形成一个循环风流，确保粉尘进入除尘机的负压风筒，以防止掘进产生的粉尘向外扩散，继而降低综掘工作面的粉尘浓度，保障工作人员的身体健康。
2.7压风呼吸器
综掘工作面掘进机司机及观察指挥监护人员在掘进机掘进时，会接触高浓度粉尘，为职业病高发工种。在掘进机上安装ZJY-2型压风呼吸器并使用，井下供风经过该装置连续三级过滤及两次调压后，有效地去除空气中的油、水及有机气体等异物并控制气体流量和压力，通过呼吸面罩供应使用者舒适洁净的新鲜空气，确保隔离高浓度粉尘。
2.8降尘剂
煤矿生产产生的煤、岩粉尘具有一定的疏水性，而水的表面张力又比较大，另外细小的粉尘微粒所带的静电荷与水雾颗粒所带的电荷性质不同，他们之间相互排斥；水雾与粉尘粒径小，比重轻，不易沉降，粉尘本身具有疏水性，很难与水结合，因此粉尘一般不易被水迅速、完全地湿润。通过在防尘用水中增加降尘剂可以破坏水分子的表面张力，降尘剂中的交联度分子形成网状结构电荷密度大、与离子间的亲和力强，消除了水雾与粉尘之间的静电斥力，使水雾与粉尘快速的吸附结合，加速对粉尘的捕捉、吸附和重力沉降，从而提高降尘效果，同时降尘剂有助于提高煤层注水的水分增加率及注水抑尘效果。
3结论
（1）从短壁注水效果对比结果可知，实施短壁注水防尘效果最好，是一种主动防尘，降低了掘进施工过程中的产尘量，从尘源上进行控制，改善掘进工作面的作业环境。对降低和控制一次尘源的产生起到很大的作用。
（2）从使用综合防尘系统后粉尘浓度结果分析:距迎头5m处总粉尘降尘率91.6%，距迎头20m处总粉尘降尘率83.5%，有效改善掘进机作业中高浓度粉尘的状况。
参考文献
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论文作者:李扬
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：粉尘论文; 工作面论文; 巷道论文; 煤矿论文; 水幕论文; 钻孔论文; 风流论文; 《基层建设》2017年第27期论文;