采煤工作面粉尘防治技术探讨

张忠林

（晋煤集团晋圣矿业投资有限公司，山西 晋城 048000）

在煤矿掘进的过程中会产生大量的粉尘，粉尘将对煤矿的作业环境、生产安全以及矿工的身体健康都造成严重的威胁。基于此，采煤工作面粉尘防治技术研究具有重要的现实意义。

1 采煤工作面粉尘概述

煤矿粉尘，是煤矿五大自然灾害之一，指的是在采煤作业中由于煤岩被破碎而产生的各种岩矿微粒，包括煤尘、岩尘、水泥粉尘等。目前，我国采煤工作正在朝着机械化、集约化方向发展，产尘量相应增加，粉尘危害加剧。因此，必须采取有效的措施对煤矿粉尘进行防治。

2 采煤工作面粉尘防治技术

采煤工作面粉尘防治技术主要可以分为减尘、降尘、个体防护三大类。

2.1 减尘技术

（1）煤层注水：在采煤之前利用钻孔向煤层内注入压力水，使水沿着煤层的纹理或裂隙渗入煤体内部并向四周扩散，预先湿润煤体及其内部的原生煤尘以增强煤体塑性，从而减少采煤时产尘量，一般可将粉尘浓度降到60%左右。图1所示即为煤层注水钻孔布置示意图。近些年来，针对煤层注水中遇到的裂隙发育差和孔隙率低等问题，我国已逐步完善了煤层脉冲式注水方式，实现了对煤层煤体的充分湿润，有效抑制尘源。

图1 煤层注水钻孔布置图

（2）湿式凿岩：在凿岩机打眼时通过凿岩机将压力水送入孔底，抑制煤尘产生。

（3）水封爆破：打好炮眼后，注入定量压力水，在煤体的湿润程度达到要求后，在预先打好的炮眼中填入炸药，插入封孔器然后实施爆破。水封爆破虽能降尘，但是在使用此种降尘技术时应注意炮眼中注入的压力水，如果压力水流失过多会造成放空炮。

2.2 降尘技术

（1）采煤机内外喷雾。采煤机自身设有喷雾系统，包括内、外喷雾。内喷雾是在割煤作业时，通过切割机构上喷嘴直接喷雾，抑制煤尘的产生；外喷雾主要作用于悬浮在空气中的煤尘。

（2）液压支架架间喷雾。液压支架移架和放煤口放煤是两个主要尘源，自动喷雾降尘是当前主要使用的防尘方法，如图2所示即为液压支架自动喷雾示意图。

图2 液压支架自动喷雾示意图

（3）风流净化水幕。简单说就是风水混合除尘，综采各工作面应按不同作业及降尘要求严格配置最优排尘风速，一般风流净化水幕中最低排尘风速为0.25～0.5m/s，最优排尘风速为 1.5～2.0m/s。如图 3所示即为风流净化水幕布置示意图。

图3 风流净化水幕布置示意图

（4）破碎系统降尘。在破碎机进行大块煤破碎作业时进行喷雾降尘，主要装置包括防尘罩、喷雾设备，令破碎机处于相对封闭的环境下完成喷雾降尘。

2.3 个体防护

个体防护通常是指井下作业人员在作业环境中风尘较大的地带，自身佩戴各种防尘口罩、防尘面具和防尘呼吸器等，尽可能减少煤尘吸入。

3 实例分析采煤工作面粉尘防治工作

3.1 工作面概况

晋煤集团晋圣亿欣煤业XV1309综采工作面位于十五号煤一盘区。工作面倾斜长度为1105.912m，工作面走向长度为200.00m。

3.2 综合防尘系统

3.2.1 防尘管路系统

（1）防尘系统路线。工作面巷道的防尘管路为Φ76mm的无缝钢管，东回风大巷为Φ108mm，东胶带大巷为Φ159mm无缝钢管；供水水量不小于25m³/h，防尘管路末端供水压力不小于1.5MPa，XV1217巷防尘管路每50m一个支管阀门，XV1218巷防尘管路每100m一个支管阀门。XV1217巷静压水供进风顺槽防尘水幕及各转载点、机组喷雾和电机冷却等，XV1218巷静压水供回风顺槽防尘水幕。消防洒水管路发现跑、冒、滴、漏要及时处理。

具体线路：①东回风大巷—检修横川—XV1217巷—工作面设备用水。②东回大巷—XV1218巷—工作面设备用水。

（2）防尘设施。①在防尘管路上设置水质过滤器和压力表，水质过滤器的位置在工作面进、回风巷口20m范围内，压力表的位置在防尘管路的末端。②在工作面进风巷内距工作面50m范围内设置两道净化水幕（间距不小于10m）；在工作面回风巷内距工作面50m范围内设置两道净化水幕（间距不小于10m）；在回风巷巷口30m～50m设置一道净化水幕。③在破碎机进、出口、各输送转载点安设降尘喷雾，在胶带输送机及转载机机头设置防尘罩。④采煤机必须安装内、外喷雾装置。⑤每架支架均安设一道移架喷雾装置。

做好防尘设施的管理，建立防尘设施台账，明确专人管理，确保防尘设施正常使用，加强防尘设施的检查维护工作，发现损坏要及时维修或更换。

3.2.2 防尘措施

（1）煤层注水

XV1309工作面回采前对工作面煤层进行注水，在回风顺槽从切眼开始由北向南每隔20m施工一个注水钻孔，注水孔开孔高度1.0m，孔径为75mm，注水孔长度均为160m。随着工作面回采进度的推进，工作面注水钻孔保持1～3个钻孔已完成注水。根据现场测定和和验算，15号煤综采工作面动压煤层注水压力不超过8MPa，动压煤层注水压力确定为5～8MPa。根据15号煤层特点，注水流量取1.0m3/h。经现场实验测定和验算，先脉冲动压注水3h在煤体内部形成相互关联的煤层注水渗透网。每天注水1个钻孔可满足生产需要。

（2）采煤机安装内、外喷雾装置。割煤时喷雾降尘，内、外喷雾压力分别要超过2MPa、4MPa。当外喷雾压力小于4MPa，在机组摇臂上加装自制外喷雾装置，压力需大于4MPa，无水或者喷雾装置不能正常使用时必须停机。

（3）破碎机进、出口、各输送转载点必须安设喷雾洒水装置，各胶带输送机及转载机机头安设防尘罩，并保持完好、齐全、有效。防尘设施损坏或无水时必须停止运转。

（4）工作面防尘设施必须保持完好、齐全、有效，正常生产期间，必须正常使用各处的净化水幕、降尘喷雾；割煤、移支架时，作业地点附近必须打开临近支架移架喷雾，确保有效降尘。采煤机无水或者喷雾装置不能正常使用时必须停机。

（5）巷道积尘采用冲洗的方式进行清除。冲洗时，先将30～50m胶管接至静压水管，由上风侧向下风侧进行冲洗。冲洗频次严格按照“距工作面30m内巷道每班冲洗，30～100m每天至少冲洗一次，100m外每周至少冲洗一次，转载点20m内每班冲洗”的要求执行。电气设备每班采用扫帚清扫。

（6）打眼作业必须采用湿式打眼。

（7）所有作业人员必须佩戴防尘口罩，并按要求更换过滤原件及相关部件。

（8）工作面人员必须爱护防尘设施并坚持正确使用，各班开工前，必须对洒水设施进行检修或更换，使其保持齐全、完好，保证防尘效果。

（9）粉尘检测。XV1309综采工作面总粉尘浓度每月测定2次，呼吸性粉尘浓度每月测定1次。各粉尘检测点由通风部根据（Q/JM J 1.0034-2013）（Q/JM J 1.0035-2013）《煤矿作业场所粉尘检测地点设置标准》选择采样点。

4 结束语

采煤工作面的粉尘防治工作是一项技术性强、难度大的工作，煤矿企业应大力鼓励科技创新，在总结和改善现有防尘技术的基础上，将新的科学技术应用到煤矿生产实践中去，为煤矿采煤工作面创造一个安全、卫生的环境，以实现煤炭工业的可持续发展。