唐口煤业综合防尘技术实践

韩 明

（山东唐口煤业有限公司，山东 济宁 272055）

1 概 述

煤矿井下生产环节产生粉尘，粉尘进入机械设备内部，轻则降低设备性能，减少设备使用寿命，重则导致设备运转失灵，造成事故。漂浮于空气中的粉尘部分被人体吸入，直径较大的粉尘可以直接排出，而直径较小的粉尘则可以进入人体肺部，长期吸入过量粉尘，极易导致尘肺等疾病。此外，部分粉尘具有可燃性，在一定的温度和浓度下会发生爆炸，严重影响井下的设备安全和人员安全[1-3]。因此为了有效地降低粉尘对井下安全生产的影响，必须对粉尘进行系统有效的治理。

2 粉尘来源分析

井下煤炭生产其实质就是将赋存于地下的完整煤层使用割煤机切割为小煤块，之后采用运输机提升至工作面的过程。在此过程中不仅在采煤工作面，而且在巷道掘进及运输过程中都会产生大量粉尘。因此，根据井下煤尘的来源将井下的煤尘分为以下三类：

（1）综采工作面粉尘

综采工作面是整个井下产尘最为严重的区域，工作面在割煤、放煤、破煤、移架、装煤等施工过程中都会产生大量的粉尘。在这之中又以割煤产尘最为剧烈，而且割煤机一直处于移动的状态中，粉尘不断向外扩散。根据有关统计，采煤工作面产尘量约占矿井总产尘量的45%～80%。

（2）掘进工作面粉尘

掘进工作面的作业过程其实质就是使用机器设备对煤岩层进行切割掘进的过程，在机器切割岩石进行掘进的过程中同样也会产生大量的粉尘。同时在岩石破碎之后的垮落、运输过程中如果不加处理其产尘量亦不容小觑。

（3）其他环节粉尘

煤矿井下工作面及巷道掘进期间产尘是整个井下工作面粉尘的主要来源，在此之外，主要运输大巷、主要回风大巷、胶带运输巷在煤矿井下使用的过程中也会产生一定量的粉尘，部分巷道人流量较大，应尤其注意粉尘的防治。

3 矿井粉尘治理一体化措施

根据矿井的粉尘来源以及其产尘地点特性，有针对性地采取了矿井粉尘治理综合措施。

3.1 综采工作面降尘措施

综采工作面是整个煤矿井下产尘最集中、最严重的区域，目前为了对综采工作面的粉尘进行治理，唐口煤矿采取了以煤层注水为主、以采煤机内外喷雾、支架移架喷雾装置、装载点喷雾装置等喷降尘为辅的降尘措施。

煤层注水即通过钻孔将高压水压入尚未开采的煤层中，使水能够均匀地分布在煤体内部的无数细微孔隙内，达到预先湿润煤体的作用[4]。井下煤层注水原理如图1所示。

图1 煤层注水原理示意图

唐口煤矿5303综采工作面采用长孔高压注水，采煤和注水作业互不干扰，注水时间有保证，一次性湿润的煤体范围大而均匀，防尘效果较好。注水钻孔设置在工作面顺槽超前支护以外20m处，在轨道顺槽内采用直径为89mm钻头，间距10m，钻孔离底板1.5m，沿煤层倾向施工钻孔，沿着煤层倾向煤体内部进行注水。注水采用动压注水，压力为12MPa，同时在水中按照3：1的比例添加除尘剂。经测试，采用煤层注水后煤体内部含水量增加了12%，工作面开采过程中煤尘降低50%～60%，降尘效果显著。

3.2 巷道掘进工作面降尘措施

为了有效地控制巷道掘进过程中产生的粉尘，唐口煤矿对岩巷掘进期间采取了综掘机内外喷雾、净化水幕、净化防尘帘、自动喷雾装置等措施。此外，唐口煤矿还引进了新式湿式喷浆机，如图2所示。

湿式喷浆机运行的基本原理是将加水搅拌好的成品混凝土加入机器内并输送至喷嘴处，经掺加速凝剂后形成料束喷至施工面。相对于老式喷浆机而言，湿式喷浆机输送的是符合国家标准的混凝土浆液，而不是简单地将干料和水混合，使工作面产尘量大幅度降低。

图2 湿式喷浆机图

湿式喷浆机与传统喷浆机除尘效果对比如表1所示。由表1可知，在巷道施工期间，湿式喷浆机与传统喷浆机相比，其全尘和呼尘分别下降至51.2mg/m3、18.3mg/m3，除尘效果得到大幅提高，从根本上降低了岩巷掘进期间工作面粉尘的危害。同时在巷道掘进及喷浆期间使用S-150D/KCS-200D除尘风机，设备如图3所示。除尘风机叶轮高速旋转所产生的负压将大量含尘风量吸入风机内部。在除尘风机风流入口处设置有水幕墙，含尘风流进入风机内部前便被湿润，待进入除尘风机内部之后，在高速气流不断扰动的情况下，粉尘与水雾得到进一步的混合，从而使得含尘风流能够迅速湿润，极大地降低了风流中的粉尘含量，起到了降尘的作用。

图3 除尘风机图

同时除尘风机吸风量略大于掘进工作面风量，采用定距式负压抽放掘进工作面风流，从而使得工作面产生的粉尘能够直接被除尘机风机抽出，在除尘风机出口处被水润湿，从而达到降尘的目的。除尘风机使用前后粉尘浓度对比情况如表2所示。

通过分析表2数据可知，未使用除尘风机时，风流中全尘浓度达到96.5mg/m3，呼尘浓度达到了38.3mg/m3，使用除尘风机之后，全尘浓度下降至40.3mg/m3，呼尘浓度下降到了13.1mg/m3，其除尘效果显著，有效地降低了风流中的粉尘浓度。

3.3 其他环节粉尘治理

在运输大巷内，采取电机车牵引KPZ矿用自动洒水喷雾装置，每班使用电机车牵引自动洒水车对运输大巷进行洒水降尘。另外，在主要回风大巷内采取集中控制自动定时喷雾装置，每班设定固定时间对巷道进行喷雾。同时，利用粉尘传感器通过安全监控系统对井下粉尘进行实时监测，当粉尘浓度超过设定浓度时，通过电动球阀控制防尘净化水幕，实行防尘自动化。

表1 湿式喷浆机与传统喷浆机使用粉尘浓度对比表

表2 使用除尘风机与未使用除尘风机粉尘浓度对比表

个体防护方面为每一名职工建立职工健康档案，每年对井下工作人员进行一次健康查体。按规定为每一名井下工作人员定期发放3M高效防尘口罩及高效防尘滤膜，确保下井的每一名工作人员能使用上可靠的个体防护用品，做好个体防护的最后一道防护线。

4 结论

唐口煤业公司通过实施系列综合防尘技术，采煤工作面粉尘降低50%～60%，岩巷掘进期间的粉尘问题也得到了有效解决，有效地治理了粉尘堆积及超限等问题，大幅改善了井下职工的工作环境，实现了“无尘化矿井”的建设目标。随着矿井开采范围的不断扩大，矿井生产过程中的产尘点以及产生量都会逐渐增加，其粉尘治理难度会不断加大。因此，必须根据矿井井下粉尘的特点对粉尘采取分源治理，加强矿山与高等院校或科研单位协同探索研究，努力研发新技术、新材料及新工艺。同时加强粉尘治理的监督管理，将粉尘的测点粉尘达标率与绩效结合，每月兑现奖罚，实现全民参与粉尘治理的工作。