试析采煤工作面粉尘防治技术

张 杰

(山西省阳城县阳泰集团，山西 晋城 048100)

引 言

开采煤矿的过程中存在诸多危害以及安全隐患，其中以粉尘最为严重。因为粉尘会随着空气流动扩散运动至整个矿井，故而很大程度上对井下开采人员的健康产生了威胁，同时其还会减少机械设备的使用寿命，使作业的危险性大大提升。

1 采煤工作面粉尘相关概述

在采煤作业过程中因煤岩破碎产生的岩矿微粒，如岩尘、水泥粉尘及煤尘等物质，称之为煤矿粉尘，粉尘是煤矿行业五大自然灾害之一。随着我国采煤技术的发展，采煤工作正逐渐转化为集约化与机械化，这一转变加快了采煤工作，并为企业带来更高的效益，与此同时也使得粉尘量增多，粉尘危害进一步加剧。因此，做好煤矿粉尘的防治工作势在必行。

2 采煤工作面粉尘防治技术

2.1 减尘

2.1.1 煤层注水技术

该技术被应用在采煤作业前期，其目的就是通过对煤体和原生煤的预先湿润来提高煤体的可塑性，进而降低采煤作业中工作面的粉尘量，减少采煤对工作人员的身体伤害。其具体操作方式为：在采煤作业前，在其工作面上进行钻孔注水，灌入点位中心，在注水压力下，让水沿着煤体缝隙和纹理向四周不断延伸，从而达到湿润煤体的作用[1]。通过这样的方式能够降低采煤作业中近4成左右的粉尘量。如图1所示。

图1 煤层注水钻孔布置图

随着研究力度的加大，技术的不断成熟，煤层钻孔注水中产生的裂隙现象和孔隙等问题得到了显著改善，这为粉尘的有效抑制奠定了坚实基础。

2.1.2 湿式凿岩技术

此种方法主要是利用凿岩机打眼注水技术，将压力水注入到孔底位置，进而实现抑尘目的。

2.1.3 水封爆破技术

第一步要在钻好的炮眼中加入定量的压力水；第二步对煤体的湿润度进行监测，第三步在湿润度达到标准要求后，在炮眼内填入炸药并将封孔器插好。最后，爆破。此种方法虽然能够实现减尘目的，但是在实施过程中应有一定难度。例如压力水的注入问题，一旦没有把握好压力水的注入量，则会导致压力水的过多流失，进而产生空炮问题，影响爆破效果[2]。

2.2 降尘

2.2.1 采煤机喷雾技术

采煤机本身安装了内外喷雾系统。外喷雾系统主要是针对空气中悬浮的煤尘。内喷雾则是通过切割机上设置的喷嘴直接作用于割煤作业的作业面，进而起到降尘的目的。

2.2.2 液压支架架间喷雾技术

采煤作业的主要尘源之二是液压支架移架和放煤口放煤过程产生的，目前针对这两部分的尘源防尘方法是自动喷雾降尘法，即液压支架架间喷雾实现降尘目的。液压支架自动喷雾示意图如图2所示。

图2 液压支架自动喷雾示意图

2.2.3 风流净化水幕技术

此技术是将综采作业面按照不同的作业要求或者按照降尘要求配置风速，以实现最优排尘。通常情况下，最低排尘风速在0.25 m/s～0.5 m/s之间范围,最优排尘风速在1.5 m/s～2.0 m/s之间范围。风流净化水幕技术的布置示意图如图3所示。

图3 风流净化水幕布置示意图

2.3 个体防护技术

此技术中的个体指的是井下作业人员，实施方式是井下作业人员遇到风尘大的作业面时，通过佩戴防尘口罩、面具、呼吸器等减少粉尘的吸入。

3 实例分析

3.1 工作面概况

本公司的采煤工作面主要位于13号煤一盘区，整体倾斜长度在1 000 m左右，走向长度约为200 m。

3.2 工作面综合防尘介绍

3.2.1 防尘路线及设施

3.2.1.1 防尘路线

3.2.1.2 防尘设施

首先，应在防尘管路上安装压力表和水质过滤器设备。防尘管路的末端位置设置压力表，在距离工作面进、回风巷口20 m距离内设置水质过滤器。

其次，在距离工作面小于50 m的进风巷内设置两道净化水幕，并且两道水幕的距离需要大于10 m；在回风巷内进行同样设置；此外，在回风巷巷口30 m～50 m之间设置一道净化水幕[4]。

再次，降尘喷雾装置应设置在破碎机的进出口、转载点等位置，防尘罩需要转载机机头及胶带输送机机头进行设置。

最后，将移架喷雾装置安设在每架支架上。防尘设施应配有专门的台账，并由专人进行防尘设施及台账的管理，确保防尘设施使用的合理性、有效性。同时要定期对防尘设施进行检查和维护，及时发现损坏及时修补，保证防尘效果。

3.2.2 防尘实施方法

3.2.2.1 煤层注水

通过对肖家山金矿区矿体地质特征数据的处理、分析，取得了以下认识：控矿变量中矿体厚度、倾向、品位与资源量之间具有相关性，矿体的长度、延伸、倾角与资源量之间具有奇异性。矿体资源量的多重分形特征与成矿阶段相对应，并显示矿区仍具有一定的找矿前景。矿体长度分形特征与矿体两种就位空间相匹配。矿床的品位-吨位关系服从指数关系，利用次模式能够快速评价不同最低工业品位时矿床资源储量规模。

由上文可知，煤层注水发生在工作面回采之前，本次作业也同样在此阶段进行了煤层注水作业，从回风顺槽的切眼位置上开始，自北向南完成施工作业，且整个注水孔之间的间隔距离不得小于20 m，开孔孔径、高度为75 mm、1.0 m，所有注水钻孔的孔长度控制在160 m左右。注水钻孔的速度应随着回采进度，即作业面推进的进程内应保证有1～3个完成注水的钻孔[5]。

对现场作业面实行压力测定和验算，其结果表明，该工作面上的注水压力在8 MPa左右。因此，将此压力值设定在5 MPa～8 MPa之间。结合13号煤层的特点，将注水流量设置为每小时1.0 m3。此种设置经现场实验和后期验算得出，煤体内部在先脉冲动压注水3 h后可以形成煤层注水渗透网。为满足生产需要，必须每天开展一个钻孔的注水工作。

3.2.2.2 采煤机内、外喷雾装置安装及设置

割煤过程主要利用喷雾进行降尘，采煤机的内、外喷雾装置的压力需要控制在4 MPa以上。如果发现外喷雾压力小于实际压力的设定值，就需要适当增加外喷雾装置。反之，大于设置压力，就是由于采煤机无水和喷雾装置失常情况，采煤机应停机，不得继续作业。

3.2.2.3 定期检查防尘设施，并做好作业时的降尘

定期对综采工作面的防尘设施进行检查，确保设施的完好、有效、齐全，在作业期间，应保证每处降尘喷雾、净化水幕的正常使用；在移支架和割煤时，应打开距离作业地点较近的支架移架喷雾装置，以保证降尘效果。

3.2.2.4 冲洗巷道积尘

巷道积尘冲洗时，首先将长度在30 m～50 m之间的胶管与静压水管进行连接，冲洗的方向要从上风侧开始。冲洗频次的设定需根据实际情况合理设定，通常情况下，100 m左右的距离内要每天冲洗一次，100 m以外的应每周冲洗一次，而转载点在20 m以内的则要每班冲洗一次。

3.2.2.5 要求每位工作人员爱护防尘设施

按照操作标准进行防尘设施的使用，综采开工前，班组需对洒水设施进行检修，保证设施完好、齐全，进而达到防尘目的。

4 结语

采煤工作面的粉尘防治是一项难度较大的工作，所以我们应对其加强重视，并积极鼓励创新，以此来将新的科学技术更好的应用于粉尘防治工作中，进而为采煤工作者提供一个相对卫生的作业环境，实现煤炭产业的绿色发展。