综采工作面综合防尘技术措施研究与应用

杨 康

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿，山西 吕梁 033100）

1 概述

霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿位于山西省吕梁市方山县大武镇店坪村，井田面积为13.53km2，矿井地质储量10864万t，可采储量为8355.8万t。设计生产能力1.50Mt/a，服务年限为43.6a。店坪煤矿采用斜井开拓，有主斜井、副斜井、回风立井各一个，主采煤层为5#、8#、9#、10#煤层。5-2112工作面位于830南翼，为二采区5#煤第八个回采面，东与830南翼皮带巷相通，西至井田边界，南为实体煤，北与5-209回采面相邻（正在回采），工作面回采煤层平均厚度为3.0m，属中厚煤层，煤层结构复杂，一般含夹矸2～3层，夹矸厚0.2～0.35m。工作面瓦斯绝对涌出量为3.94m³/min，相对涌出量为0.72m³/t，属瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性，爆炸指数为19.79%。

5-2112工作面采用综合机械化采煤工艺，工作面两端各布置一条大巷，分别为运输顺槽、回风顺槽，采用U型通风方式，由于5#煤层属石炭系煤层，煤层发育不稳定成破碎状，在采煤机割煤过程中煤尘挥发性高，造成工作面回采期间能见度低，可见范围为5～10m。

2 工作面传统防尘措施及效果分析

2.1 工作面传统防尘措施

（1）顺槽喷雾洒水。5-2112工作面运输顺槽分别设置两处喷雾洒水装置，该装置主要是在运输顺槽、回风顺槽顶板处吊挂一根长度为3.0m水管，水管上安装3个洒水喷头，通过喷头喷出雾状水雾进行降尘；同时工作面在刮板输送机头、转载机头、胶带输送机头等转载点装设灭尘洒水管路。

（2）煤层注水。5-2112工作面回采期间在回风顺槽侧煤壁施工注水钻孔，钻孔深度为120m，每隔30m施工一个注水钻孔，并采用高压水管向钻孔内注水。

（3）工作面机械设备喷雾洒水。5-2112工作面液压支架前探梁下方安装喷雾洒水装置，移架时进行喷雾洒水；同时工作面采煤机安装内、外喷雾装置，割煤时进行喷雾降尘。

2.2 传统防尘效果分析

（1） 由于5-2112工作面实际通风风量为1600m3/min，且平均风速为2.8m/s，风量及风速相对较大，而工作面头尾顺槽及液压支架喷雾装置安装在顶板处且成雾状洒水，在风流的作用下洒水降尘效果差，特别是对工作面高度2.0m以下的粉尘降尘作用差。

（2） 工作面回采期间在回风顺槽侧施工注水钻孔，钻孔间距为30m，深度为120m，而5-2112工作面倾向长度为210m，注水钻孔深度及数量不能满足煤层注水降尘要求，在回采期间煤尘挥发量仍很大，降尘效果差。

（3） 由于5-2112工作面采用传统的防尘措施效果不好，工作面采煤作业时平均煤尘浓度为1200mg/m3，工作面能见度不足10m，在回采期间因煤尘浓度大、能见度低，致使支架操作过程中前探梁碰撞煤壁四次，三架支架前探梁出现变形；同时采煤机割顶梁两次，采煤机截割部损坏一次，共计造成经济损失达62万元。

3 工作面综合防尘技术措施研究

店坪煤矿对5-2112工作面传统防尘措施及防尘效果进行分析后，决定对工作面采用泡沫抑尘、装置捕尘、交错迈步式钻孔注水降尘等综合防尘技术措施，具体施工方法如下。

3.1 泡沫抑尘技术措施

（1）店坪煤矿5-2112工作面主要采用型号为MFD型泡沫抑尘装置，该装置主要由半圆形喷洒机构、泡沫分配器、主机（泡沫产生器）、除尘水管以及压风管路等组成，如图1所示。

（2）5-2112工作面共安装两台泡沫抑尘装置，分别安装在采煤机前后切割头上，当采煤机割煤时在除尘水管中加入添加剂，引入泡沫产生器内，然后利用压风产生高倍数泡沫并通过喷嘴喷洒至尘源。

（3）由于该装置产生的泡沫颗粒小、数量多、黏附性强等优点，采煤机在割煤时在泡沫体内即可完成，割煤时产生的煤尘与泡沫颗粒接触时能够迅速被附着，从而有效防止了工作面煤尘的扩散，降低工作面粉尘浓度。

图1 MFD型矿用泡沫抑尘装置结构示意图

3.2 装置捕尘技术措施

（1）受工作面风流影响，传统的喷雾洒水降尘效果差，研究设计了一套自动循环水幕捕尘装置，该装置主要由水帘、喷水装置、净水槽、污水槽、水泵、进回水管路等部分组成。自动循环水幕捕尘装置主要利用水泵将水槽内净水抽出通过水帘形成水幕，从而达到捕尘效果。当污水流入污水槽后进行沉淀再次进入净水槽被重新利用。

（2）5-2112工作面共安装三个自动循环水幕捕尘装置，分别安装在机头部、机尾部以及工作面中部，该装置安装在液压支架前立柱与刮板输送机电缆槽之间，安装高度为2.5m。

（3）当工作面在割煤时及时打开自动循环水幕捕尘装置进行捕尘，在捕尘过程中发现水槽煤泥过多时应及时清理并更换水源。

3.3 交错迈步式钻孔注水降尘技术措施

由于5-2112工作面煤体传统的单孔注水降尘效果较差，研究决定采用交错迈步式钻孔注水降尘技术措施，具体施工方法如下：

（1）在5-2112工作面回风顺槽煤壁施工一排注水钻孔，钻孔深度为105m，第一个钻孔施工在距工作面20m处且与顶板间距为1.0m；第二个钻孔与第一个钻孔间距为40m且与顶板间距为2.0m；第三个钻孔与第二个钻孔间距为40m且与顶板间距为1.0m，以此类推注水钻孔成“迈步式”布置。

（2）在5-2112工作面运输顺槽煤壁同样施工一排注水钻孔，钻孔深度为105m，第一个钻孔施工在距工作面30m处且距顶板间距为2.0m；第二个钻孔与第一个钻孔间距为40m且与顶板间距为1.0m；第三个钻孔与第二个钻孔间距为40m且与顶板间距为2.0m，以此类推注水钻孔成“迈步式”布置。回风顺槽侧煤壁钻孔与运输顺槽侧煤壁钻孔成工作面能见度提高至45m，有效降低了工作面煤岩尘浓度，保证了工作面安全高效回采，取得了显著成效。“交错式”布置。

（3）当5-2112工作面在回采时分别对回风顺槽、运输顺槽钻孔进行注水，每次注水钻孔数量为4个，回风、运输顺槽各2个，工作面每推进20m进行煤壁钻孔注水一次。

4 结束语

对5-2112工作面传统防尘措施及防尘效果进行了分析，并根据实际情况提出了泡沫抑尘、装置捕尘、交错迈步式钻孔注水降尘等综合防尘技术措施，实践证明5-2112工作面采用联合防尘技术措施后，工作面采煤作业时煤尘浓度控制在200mg/m3以下，