综采工作面防尘综合治理探讨

叶 旭

（中国煤炭科工集团有限公司 重庆设计研究院，中国 重庆 400016）

0 引言

综合机械化采煤方法具有高产、高效、低耗、劳动强度低和经济效益好等优点。但是，随之而来的安全问题也十分突出，特别是高浓度粉尘对作业人员的身体健康和煤矿安全生产造成了严重的威胁。中国大多数的大中型矿井的采煤方法均采用综合机械化采煤法，采取普通综合防尘措施，即在采煤机割煤时往煤层洒水喷雾，在进风巷与回风巷安装防尘喷雾装置。因此工作面的粉尘污染比较为严重。采煤机割煤和推溜拉架平行作业时，尤其是逆风割煤时前滚筒在采煤机上风方向割顶煤粉尘浓度，对工作环境造成严重污染。

1 防尘措施

1.1 煤层预注水防尘技术

回采前预先注水湿润煤体，是目前降低煤层开采时粉尘产生量的最有效方法。煤的产尘能力与煤本身的性质有关，也与煤的水分含量及赋存条件等因素有关。对于变质程度和赋存条件一定的煤层，煤的产尘能力主要取决于煤的水分含量。煤层注水防尘通过提高煤的水分含量，降低煤的产尘能力。

煤层注水，即在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使水渗入到煤体内部，增加煤的水分和尘粒之间的粘着力，并降低煤的强度和脆性，减少采煤时煤尘的生成量。煤层注水在整个回采流程中起着连续的防尘作用，具有积极的意义。

1.2 采煤机粉尘控制技术

采煤机滚筒割煤及刮板输送机装煤时产生大量的粉尘。当尘源处在采煤工作面的主风流中，加上煤层片帮或冒顶形成一些偶发性尘源，治理难度较大。目前采煤机上使用内外喷雾的防尘措施。有时采煤机滚筒上的内喷雾喷嘴容易被水锈蚀和堵塞，因此各煤矿的采煤机内喷雾大多不能正常使用。采煤机外喷雾也因喷雾水压力过低、水量不足和喷雾方式不当等原因，使用效果也明显下降。因此，可根据现场的需要采取不同的方法，改善采煤机上的喷雾降尘效果。

1.3 液压支架喷雾降尘

工作面液压支架移架时产生的粉尘也是工作面粉尘防治的主要对象。可在液压支架上安装自动喷雾降尘装置，自动喷雾降尘装置和液压支架动作联动。当液压支架移架时就能自动喷雾降尘，这样既能及时有效地降低移架时产生的粉尘，又不增加工作的操作工序，起到较好的降尘效果。

1.4 其他措施

为进一步的降低综采工作面的煤尘浓度，在实际生产过程中，结合上述措施还采用了以下办法:

（1）在进风巷与回风巷设置净化水幕，使雾化的水雾充斥整个巷道断面，进一步捕集回风流中的粉尘，避免粉尘扩散。设置水幕的地点不要距工作面太远，并随回采进度定期前移。

（2）在工作面的进风处设置挡风帘，尽量减少风流进入支架放煤通道和采空区。在工作面上端口也设置风帘，引导风流避免在此处产生涡流。

（3）定期对进风巷道和回风巷道进行人工喷雾洒水，降低巷道壁的集尘。

2 综采面防尘技术的发展

2.1 煤层预注水的研究和发展

我国经过30多年对煤体注水的研究和发展，已取得了不少的成果和经验。根据综采工作面的具体特点和开采煤层的特征试验研究或制订适合于开采煤层的注水方式和参数，使注水能真正起到充分湿润煤体的作用，从而降低割煤、运煤时的粉尘产生量。对于某一特定开采煤层，其水分含量与产尘能力之间呈线性负相关关系。当煤的水分含量达到饱和含水率时，产尘能力最低。所以要针对开采煤层特征和采煤工艺的特殊性采取相应的注水方式和参数（包括选用适宜的湿润剂），使煤层预先注水真正收到较好的防尘效果。同时，对于中厚煤层，应进一步研究能适应打长钻孔的钻机和钻具，研究注水钻孔的合理布置方式，以便在煤层的厚度方向打双排钻孔或上下交错的钻孔，实现湿润全工作面的煤体，提高注水降尘的效果。

2.2 采煤机的内外喷雾系统

完善和改进采煤机的内外喷雾系统，使其充分地发挥作用，是提高喷雾降尘效果的重要方面。采煤机结构设计不同也直接影响割煤时的粉尘发生量。研究表明，采用深截齿割煤比采用浅截齿割煤块度大，所产生的呼吸性粉尘较少；截齿的数量、截齿的形状和截齿截入煤壁的方式夜是影响粉尘产生的因素。同时滚筒的断面形状和直径也影响产尘量的发生。选择恰当直径的滚筒，可避免不必要的截割顶低板，减少细微粉尘的产生。

目前，我国多数矿井降尘用的供水压力较低，因此，研制机载式体积小的增压泵，提高喷雾压力；研究采煤机外喷嘴合理布置方式，使其形成水喷雾封闭罩，阻止煤尘向外飞扬。

2.3 完善和提高移架的防尘措施

大力宣传和推广使用国内已研制成功的多功能控制阀和喷雾系统，在进一步试验的基础上，使产品定型并系列化，使之适应各类自移支架在薄煤层和中厚煤层中的使用条件。在喷雾方法上应不断完善提高，特别是要强化在移架前预先湿润碎煤、矸石的喷雾。供水和喷嘴的布置要满足支架在支护顶板时高强度喷雾的需要，充分抑制粉尘的飞扬。

2.4 开发新型粉尘检测技术及仪表

粉尘检测是粉尘灾害治理极为重要的组成部分，通过准确检测作业场所的粉尘状况，指导工作面采煤时选用合理的降尘措施，准确检测各种防尘措施的运行状况和评价防尘措施的防尘效果。为了实现目的，改进我国煤矿现行的测尘方法和检测仪表，特别是加快研制具有先进水平的呼吸性粉尘测定仪。同时，研制煤矿粉尘浓度连续监测装备与环境监测系统配套，使之用于粉尘管理、综合防治及防尘装备运行状况的连续监测。

2.5 加强防尘工作的科学管理和立法

资料表明，我国80%煤矿有煤尘爆炸危险性。煤尘爆炸是煤矿重大灾害事故之一，且常常表现为瓦斯爆炸诱发煤尘爆炸，导致极具破坏性的灾难性事故，造成不必要的人员伤亡及财产损失。目前我国煤矿尘肺病人数已达30万，并且每年不断增长。大量的矿井粉尘排入地面造成污染大气。所以，在提高防降尘技术上应加大防尘资金和技术的投入，采用先进装备和防降尘措施，加强技术培训工作，提高井下作业人员的素质，增强广大员工对粉尘危害性的意识，掌握防尘知识和技术措施，增强对防尘工作的自觉性；此外，强化粉尘防治的立法和管理工作，严格管理制度，使煤矿各生产场所粉尘浓度达到或接近工业卫生标准。

目前，综采工作面的防尘研究还是不够。传统的煤层预注水方法和工作洒水喷雾降尘的方法还需进一步研究，以提高降尘的效果。同时还要加强对工作面捕尘、降尘和导尘的研究，以保证工人工作空间的煤尘含量达到国家标准，保证井下作业人员的身体健康和生命安全。

2.6 加强管理

在防尘设施齐全的情况下，如果使用不当，会造成防尘措施无法发挥作用的局面。因此加强管理因素显得尤其重要。

（1）向职工进行防尘业务教育，使职工懂得粉尘的危害性，明确防尘的重要性，自觉使用和管理好身边的防尘设施。

（2）成立防尘专管组，矿上由矿领导分管防尘，安全副总直接抓防尘，；通风部有专门的防尘技术人员，设置专业防尘班组；生产部配有专职防尘员，使防尘工作与安全工作齐抓共管，时时见成效，一天24小时不间断管理。

（3）通风部与调度值班员负责井下各地点防尘调度汇报，掌握当天防尘情况；加强现场监督检查。建立防尘台帐，绘制防尘系统图，建立严格的奖惩制度。

（4）设施安装严格按质量标准化执行，经常检查设施使用情况，及时调整使用最佳位置，对损坏的设施及时进行修复。

（5）完善技术管理，做好个体防，戴好防尘口罩。

3 高新技术防尘及发展趋势

3.1 泡沫除尘

泡沫除尘是利用压缩空气在混合器内使水和表面活性剂强行混合后，通过发泡装置的金属网而形成的细小泡沫，再经过导管喷向尘源。这种方法灭尘效果好，在国外掘进机上使用较多。

3.2 超声波除尘

矿井中悬浮的煤尘在超声波的作用下，增加碰撞次数，从而使煤尘迅速凝聚，增大降尘速度。目前这种方法正在试验阶段。

3.3 生物试剂除尘

通过钻孔向煤体内注入生物试剂，与煤发生一系列反应，改变煤的某些结构和性质，从而大大减少在开采时煤尘的产生。生物试剂国内外正在研制之中。

3.4 尘源监测监控

在井下重点产尘的地方安设测尘探头，通过电信号传向主体，再经微机对各种数据进行分析处理，掌握产尘规律。这样可对煤尘进行连续监测监控，从根本上杜绝煤尘事故的发生。

4 结论

采煤工作面粉尘来源广，治理技术条件差。针对综合机械化采煤工作面产尘的具体原因提出一些见解，来有效地控制煤矿生产中的粉尘，特别是呼吸性粉尘，进一步提高工作面的环境质量。

防尘工作任重道远，希望在煤矿井下的防尘工作在煤矿专业技术人员的努力下，能取得显著地效果。

［1］煤矿井下粉尘综合防治技术规范[S].北京煤炭工业出版社，2006.

［2］煤矿安全规程[S].北京煤炭工业出版社，2011.