现代化矿井采掘工作面防尘技术的研究与应用

[摘 要]对目前矿井采掘面防尘技术进行研究，在现有基础上探索出现代化的矿井采掘面防尘新技术并应用于实际。

[关键词]矿井采掘；防尘技术；研究

中图分类号：TD214 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0157-01

一、概述

在煤矿生产过程中，采、掘、运各个工序都将产生大量粉尘，而采掘工作面产生的粉尘是矿井粉尘的主要来源，尤其是采掘机械的迅速发展，使煤矿机械化程度大为提高，采掘能力也随之加大，促进煤炭产量成倍增长，在这种生产条件下煤矿的产尘强度也大幅度增大，采掘工作面的粉尘浓度显著增加。粉尘危害主要表现在两方面：一是对人体的危害，如果人的肺部长期吸入大量的矿尘，就可能患尘肺病；二是煤尘爆炸危害，在一定的条件下会引发矿井煤尘爆炸，煤尘爆炸是煤矿的严重灾害之一，它严重威胁着矿井安全。近几年来，瓦斯煤尘爆炸事故仍时有发生，严重影响了矿井安全生产和职工生命，尘肺病仍是困扰我们的最主要的职业病。因此，对现代化矿井采掘防尘技术的研究与应用是很有必要的，对煤矿安全有着深远意义。

二、实施背景

张家峁公司自2010年以来，原煤产量逐年递升，2012年步入了千万吨矿井行列，为了保证矿井正常接续，每年的掘进工程量维持在30000米左右，我矿掘进巷道都布置在煤层中，目前主要掘进的是5-2煤、4-2煤、3-1煤巷道，煤层硬度系数都比较大，煤层比较硬；4-2煤有三层夹矸，3-1煤煤层平均2.8米厚，掘进时要破0.3～0.8米厚底板；加之掘进巷道断面比较大，断面维持在15m2～25m2.在综掘机割煤时产生的粉尘很大。有时多工序平行作业，综掘机割煤、巷道后方施工帮锚、喷浆等产生的粉尘浓度相当大。原来我们一直采用巷道定期洒水、综掘机喷雾、各转载机喷雾、采用湿式锚杆钻机、潮湿喷浆机等降尘措施，但降尘效果不是很理想，为了有效把粉尘降下去，我们增加了两道“除尘网”装置，在掘进工作面前50米范围内安装了除尘风机，对掘进面实行“多层级降尘”，通过层层过滤，把粉尘浓度降下来。

三、“多层级防尘”技术措施

除了按照原来巷道定期洒水灭尘、自动全断面喷雾、综掘机内外喷雾、各转载机喷雾、采用湿式打眼、潮湿喷浆等降尘措施多层级降尘手段外，我们按照精优作业法在原来降尘措施基础上增设了几个层级的除尘方法：

（一）除尘风机除尘法：

从掘进工作面源头进行治理粉尘。在掘进机安装内外喷雾洒水装置，随机组的设备的推移进行喷雾降尘。同时距工作面40-45米综掘机皮带支架上，安装KCS-420LZ型湿式螺弦除尘风机。随工作面向前掘进而前移。湿式螺弦除尘风机吸风口端采用的是可缩性风筒（骨架风筒）布置在掘进机及皮带架上方。风机吸风口端风筒（骨架风筒）设置位置距工作面迎头距离不大于5米，并且在掘进司机前方随工作面推进而前移；要求巷道通风风筒与除尘风机吸风筒设置在巷道两侧，通风风筒末端出风口距除尘风机正压端出口间距保持在20～35米之间。除尘风机设置情况如图1所示。为加强除尘风机风筒末端捕尘面积，还特别设计加工末端变径风筒，增加吸尘面积，风机捕尘效果明显加强。除尘风机吸风口变径风筒示意图如图2所示：

除尘风机的原理是当含尘空气经风机动力吸入捕尘器，通过振弦过滤板时，在来流方向上设置的水喷雾器向振弦过滤板上喷雾，附有水幕的纤维能使粉尘湿润增重或凝并或滞留，同时由于通过的含尘气体使纤维在气流冲击下产生振动。强化了水雾雾粒与含尘气体中粉尘融合，提高了对微细粉尘的捕获，由于振弦过滤板自身纤维的自净能力，及喷雾器不断向振弦过滤板喷雾，使经过振弦过滤板的含尘气体变成湿润的含尘液气流，在离心力的作用下将含尘水雾抛向脱水筒内壁形成污水流，通过脱水环下排污斗流出机外，除尘风机出风口排出净化后的洁净空气。

（二）除尘网降尘

在掘进工作面使用净化喷雾及除尘风机的基础上为进一步将粉尘降低，通修队根据现场实际情况加工制作了除尘网，除尘网除尘的原理类似于除尘风机内部振弦过滤板除尘方式，通过上部的全断面喷雾降水使粉尘湿润增重或凝并或滞留，提高了网片对微细粉尘的捕获。除尘网一条给巷道设置两道，第一道设在距迎头100～200m之间，第二道设置在巷道中部。除尘网采用2寸钢管搭建网框，大小和巷道断面宽、高尺寸一致，中间加工一道能过车辆的双扇门，便于车辆通过，在顶部设置一道能覆盖全断面喷雾装置通过除尘网将水雾化起到降尘效果。

（三）通风防尘

通风防尘是稀释和排除工作地点悬浮粉尘，防止过量累积的有效措施。通风防尘要有合理的风量和风速，以排除粉尘。最低排尘风速为0.25～0.5m/s，最优排尘风速为1.5～2.0m/s。设计工作面顺槽的风速为1.0～1.7m/s；为控制风速，设计在各进风巷道和回风巷道风量变化较大的地方设有风速监测探头，连续检测各巷道的风速和风量，使风量在满足各用风地点所需量的同时，风速控制在最优排尘风速。

（四）消除落尘

掘进工作面要求相关项目部每班安排专人进行清扫和冲洗巷道帮顶和设备表面上的煤尘，清除转载点处的浮煤。

（五）输送机各转载地点都设有喷雾洒水装置，生产中应经常进行维护，确保喷雾洒水装置的完好性和正常工作。

（六）为进一步加强井下粉尘管理.

通修队引进了KJ502-F矿用本安型粉尘监控系统，现该系统已全面投入使用；该系统可实现监测井下各粉尘产生点的实时数据，粉尘浓度一旦超限在发出警报的同时系统立即启动喷雾系统进行洒水消尘。掘进面综合防尘设施示意图如图所示：

（七）管理责任

1、除尘风机由风机司机负责管理，实行挂牌制，除尘风机骨架风筒接设、使用、管理均由使用单位负责，确保接设质量及风筒末端到工作面距离符合要求。

2、通风部门加强通风管理，压入式风机风筒末端风量要大于除尘风机吸入风量，保证除尘风机不出现“循环风”，并且压入式风筒和除尘风机交叉段巷道不存在瓦斯超限和积聚现象。

3、除尘风机在工作面生产时必须坚持使用，为保持除尘效果，除尘风机必须供给适量的净压水。除尘风机开启时必须开启内喷雾，停止运转时，必须将喷雾装置关闭好。

4、掘进机设内外喷雾洒水装置，除尘风机及全断面净化喷雾无水或喷雾装置损坏时必须停机，待除尘设施正常使用方可开机生产。

四、实施效果

1、经在各综掘工作面推广后，很好地控制了粉尘的扩散和飞扬，除尘效果良好，掘进工作面作业环境明显改善。粉尘浓度由原来的261.6（mg/m3）降低到14.2（mg/m3），除尘率由原来的55%左右提升到94.5%。

2、综合防尘的运用，为有效控制掘进工作面的粉尘，降低粉尘浓度，确保矿井安全生产发挥了重要意义。同时，粉尘的有效控制，不但改善了工人的作业环境，提高了综掘工作面的掘进速度，在预防和减少工人尘肺病的发病率方面也起到了积极作用。