掘进巷道综合防尘措施的优化应用

白海风

（大同煤矿集团虎龙沟煤矿， 山西 朔州 036000）

引言

巷道掘进期间割煤、爆破、破碎、转载、运输等过程会产生大量的粉尘，再加上井下巷道风量较大，造成井下空气中粉尘含量较高。在粉尘含量较高的巷道中作业，不仅会对工作人员健康造成隐患、降低工作面的标准化水平，而且由于工作人员能见度下降，会导致工作人员误操作。在粉尘较大的巷道中，如果遇到明火很容易引起巷道煤尘爆炸。因此为了确保煤矿安全生产，需采取合理有效的降尘措施，确保工作面安全生产[1]。

1 巷道概况

大同煤矿集团虎龙沟煤矿21505 巷位于一盘区北部，巷道设计长度为1 505 m，巷道设计断面规格（宽×高）为4.0 m×3.5 m，巷道掘进煤层为5 号煤层，平均厚度为12 m；巷道在开口前120 m 由于拐弯巷道较多不利于机械化掘进施工，采用爆破掘进施工工艺，巷道掘进120 m 且待系统掘进完成后采用综合机械化掘进工艺，截止目前巷道已掘进580 m。

由于巷道掘进前期防尘措施不到位或者不合理，导致巷道内粉尘浓度大，经现场检测发现巷道掘进时粉尘质量浓度达104 mg/m3，能见度不足8.0 m，不仅降低了巷道质量标准化水平，而且高浓度粉尘不利于人员安全施工[2]。

2 21505 巷原防尘措施及问题分析

2.1 原防尘措施

1）爆破施工防尘措施。巷道爆破时，工作人员通常采用干式钻机进行钻孔，打钻时利用局部通风机进行通风，同时在巷口安装喷雾装置进行降尘。

2）机掘施工防尘措施。巷道机掘时，工作人员在巷道顶板每隔100 m 安装一个喷雾装置，同时在运输线路各转载点及掘进机机头部安装喷雾装置[3]。

2.2 主要存在的问题

1）掘进巷道通常采用干式钻机及螺旋式麻花钎杆，同时配套使用合金钢钻头进行钻孔。钻机的工作原理是通过高压风带动钎杆转动来实现钻孔，这种钻孔方式不具备喷雾降尘功能，而且在钻孔期间会产生较多的粉尘[4]。

2）巷道爆破时，炸药爆炸的同时会产生较大的瞬间冲击波，冲击波会造成周围煤壁及底板的浮煤高速喷射，从而造成工作面浮煤及扬尘增多。

3）由于21505 巷掘进煤层为侏罗纪煤层，该煤层煤质疏松，掘进机机械化开采时会产生较大的粉尘。

4）掘进巷道顶板每隔100 m 安装一个喷雾装置，正常掘进时喷雾装置自动洒水，通过形成水雾进行除尘，然而巷道由于风速较大，水雾很容易被吹散，降低了水雾的除尘效果。

5）掘进机在正常生产时，细小的煤泥很容易进入到洒水喷头内导致喷水装置堵塞，从而导致掘进机不能正常喷雾洒水，而且掘进工作面空间比较小，喷雾装置喷出的水会造成工作面煤泥较多，不利于工作面的正常掘进[5]。

3 综合防尘措施的优化改进

1）采用湿式钻孔技术。为了能够降低钻机在钻孔时产生较大的煤尘，技术人员采用湿式钻孔法。即在钻机上安装一套喷水装置，钻机在风压钻孔的同时将静压水带入钻孔内，从而增加钻孔的湿度，达到降尘的目的。

2）安装挡矸装置。为了能够降低掘进工作面跑破时产生的巨大冲击波，技术人员涉及了一块挡矸装置，并将其安装在距离跑破点12 m 处，煤壁在跑破时，挡矸装置能够有效地阻挡冲击波及飞溅的矸石，从而降低了粉尘的浓度。

3）煤层注水。为了能够降低整个工作面煤尘在掘进时的粉尘浓度，技术人员在工作面施工多个注水钻孔，掘进工作面每前移10 m 施工4 个注水钻孔，注水钻孔要距顶板2.0 m，孔与孔的间距为1 m，施工完毕后使用注水泵将高压水注入到钻孔，增加整个煤层的湿润度，达到降低工作面粉尘浓度的目的。

4）安装泡沫抑尘装置。为了能够降低掘进机在正常生产时产生的粉尘浓度，技术人员采用泡沫抑尘装置代替传统的洒水装置。泡沫抑尘装置主要由以下部件组成：喷头、泡沫发生器、泡沫分配器、管路。通过在管路中注入添加剂，在泡沫发生器进行反应产生大量的细小泡沫，泡沫通过喷头喷到掘进工作面，能够大量吸附细小的颗粒，又不会造成工作面积水，有效降低了工作面的粉尘浓度。

5）安装自动防尘水幕。技术人员在掘进工作面每隔100 m 安装一套自动防尘水幕来代替传统的喷雾装置。自动防尘水幕主要有以下部件组成：水泵、馈电开关、水帘、喷头、过滤池、旋转装置、传感器，如图1 所示。正常生产时，高压喷头喷射水雾形成一道闭合的水帘，水帘能够将巷道经过的粉尘及时捕捉，水帘流下的污水进入到过滤池，经过过滤后的水能够继续使用，当巷道有大型设备及人员通过时，传感器可以通过控制传感器及馈电开关对水帘进行旋转。

6）其他措施。为了减少掘进巷道的浮煤，日常工作中还需安排工作人员定时对巷道进行冲洗，随着掘进巷道的不断深入，技术人员在工作面每隔300 m安装一台局部除尘设备，同时在各运输线路上的各转载点安装封闭式洒水装置，从而达到降低工作面粉尘的浓度。

图1 21505 巷自动防尘水幕结构示意图

4 应用效果

大同煤矿集团虎龙沟煤矿针对21505 巷掘进前期巷道内防尘措施的不足，对巷道防尘进行合理优化。实际应用效果表明，优化改进后21505 巷在后期掘进中巷道内平均粉尘质量浓度低于27 mg/m3，能见度提高至30 m 以上，取得了预期降尘效果，为其他巷道掘进降尘提供了实践依据。