综合防尘技术应用实践

【摘 要】粉尘是煤矿生产过程中落煤、装煤和运煤等工序产生的煤、岩石及其它物质微小颗粒的总称。粉尘对于正常生产危害巨大，一方面工人长期吸入粉尘会得职业病，另一方面粉尘中的煤尘在空气中达到一定的浓度就有爆炸的危险。文章对砂墩子煤矿所采取的综合防尘技术进行了介绍，对做好工作面防尘具有一定的参考意义。

【关键词】防尘技术；砂墩子煤矿；煤层注水；喷雾降尘；湿式作业

砂墩子井田（以下简称井田）位于新疆哈密市三道岭矿区后窑井田西部，行政区划属新疆维吾尔自治区哈密市管辖。井田西延东转至西山区成“U”形，井田东西走向长8km，南北宽3.5～7.0km，井田面积约41.54km2。

井田含煤5层，由上到下编号为1、2、3、4、5号煤层。其中4号煤层为区内主要可采煤层，平均总厚度为9.65m，与上覆3号煤层间距一般为8.25m，与下覆5号煤层间距一般为2.54m。4号煤层结构较简单，一般含夹矸0～3层。顶板以粉、细砂岩为主，局部为中、粗砂岩、砂砾岩；底板以粉、细砂岩为主，局部为中、粗砂岩； 该煤层全区发育，但局部相变为不可采。井田内煤有自燃发火倾向，根据地质报告提供资料分析，本区煤层煤尘均具有爆炸性，其岩粉量在75%～85%之间，煤样火焰长度大于400mm，同时根据区内开采的煤矿调查资料，煤层也具有爆炸性。煤层瓦斯含量虽然不高，但不排除局部聚集的可能。

矿井采用斜井开拓，工作面顺槽采用1进1回的布置方式，采煤方法为综合机械化采煤法，顺槽巷道为矩形，采用锚喷支护。

1 粉尘的产生与危害

粉尘是煤矿生产过程中落煤、装煤和运煤等工序产生的煤、岩石及其它物质微小颗粒的总称。掘进工作面和回采工作面是矿井粉尘的主要来源。在煤矿粉尘防治工作中，了解粉尘的类型及影响因素对粉尘防治很有必要。

影响粉尘产生的因素有：采掘机械化程度、地质构造及煤层的赋存状况、采煤方法、截割参数、煤的运输与装载方式以及通风状况等。

长期吸入大量的粉尘会引起各种职业病，如煤肺病、矽肺病和煤矽肺病等。造成煤矽肺病的因素有：游离SiO2的含量、粉尘的粒度和分散度、粉尘的浓度和从事岩石作业时间的长短。粉尘的计量单位有粉尘浓度、粒度及分散度。

矿井生产中粉尘除了对人体造成一定程度的危害外，其煤尘爆炸直接威胁着职工生命和国家财产的安全。

2 综合防尘措施

煤矿粉尘包含煤尘和岩尘两类。煤尘主要来源于采掘工作面，由采煤机高速切割煤体、煤流的运动以及煤炭装载、卸载、运输、仓储及矿井通风中产生；岩尘主要是在岩石巷道掘进过程中产生的。煤矿粉尘产生的因素有自然因素和技术因素，对矿井粉尘的防治应采取“预防为主、综合防尘”的措施。

2.1 煤层注水防尘

煤层注水是减少采煤工作面粉尘产生的最根本、最有效的措施。通过煤层注水一般除尘率可达60～80%，煤层注水效果较好的工作面，可以将总粉尘浓度减少75%～85%，呼吸性粉尘浓度减少65%以上。煤层注水是通过钻孔，将压力水注入煤层中，使煤层得到预先湿润，增加煤体的水分，减少采煤时粉尘产生量的一种技术措施。根据不同的煤层厚度和采煤方法，在实际生产中合理选择钻孔布置及注水参数。

2.1.1 注水方式的选择

根据本矿煤层赋存的特点，采区巷道的布置方式、采煤方法等情况，并结合目前矿井的实际经验，设计采用长孔注水方式，结合采煤工作面长度，煤层较厚，考虑钻机设备性能和煤层注水效果，注水方式采用单向钻孔布置，即在工作面轨道顺槽中平行于工作面向煤体打长钻孔注水，钻孔沿巷道均匀布置，钻孔口布置在巷道中距底板1m左右处。

2.1.2 注水参数的确定

注水参数主要是注水钻孔的参数，即孔径、孔深、间距、倾角、封孔长度和方式等。

（1）钻孔直径：孔径大小与煤的硬度、要求的注水量、封孔技术和钻具条件有关。设计采用MYZ-150钻机打孔，钻孔深度200m，钻孔直径50mm。

（2）钻孔长度：钻孔长度根据公式 L=L工-M计算。L―钻孔长度，L工―工作面长度，M与煤层的透水性和钻孔方向有关。结合煤层注水生产实践，对透水性强的煤层，若采取工作面下向孔的方式，M=（1/3～2/3）L工，故本设计工作面钻孔长度暂定为90m。

（3）钻孔间距：钻孔间距可根据煤层的湿润半径来计算，孔深时，孔距要大些；孔浅时，孔距要小些。合理的钻孔间距一般通过实践来确定。根据经验一般按10～20m考虑，钻孔间距取15m。

（4）钻孔角度：钻孔角度原则上与煤层倾角保持一致，使钻孔始终保持在煤层内。生产中应根据煤层节理发育程度选择采用垂直钻孔还是伪倾斜钻孔，以使节理面尽量与钻孔垂直。

（5）封孔深度：封孔深度一般通过实验和生产实践确定，一般为2.5～10m，设计暂按5m考虑。

（6）封孔方式：封孔方式分为水泥封孔和封孔器封孔两种，本矿可选用简单方便的封孔器封孔。

2.1.3 注水系统的选择

注水系统分为净压注水系统和动压注水系统，本设计采用动压注水系统。注水压力为中压，煤体注水后，水份增加率应大于2%，最小不应小于1%，据此单孔吨煤注水量为0.02～0.025m3，注水时间一般为1～2d。注水效果和注水时间以实际注水效果衡量，通过快速水份测定仪进行测试。注水工作避免与回采工作面相互干扰，注水需超前工作面55～100m。

2.2 采煤机组喷雾降尘

采煤机组喷雾系统分为内喷雾和外喷雾两种。内喷雾的喷嘴安在滚筒上，外喷雾的喷嘴安装在截割部箱体和摇臂上，采用井下喷雾泵站供水。机组喷嘴喷雾压力要达到2.0～8.0MPa，喷雾的有效射程要大于等于2.0m，雾流的雾化粒度要小于等于150μm。机组喷雾利用喷嘴把压力水高度扩散，使其雾化，形成水幕，将煤尘拦截、凝结并使其沉降，具有冲淡瓦斯、冷却截齿、湿润煤体和防止截割火花等作用。

2.3 湿式作业

（1）井下风钻、煤电钻均采用湿式打眼，水炮泥爆破或水封爆破。风钻打眼时严格执行开钻时先开水后开风，停钻时先关风后关水的操作顺序。放炮时在距离工作面30m处进行放炮喷雾。放炮后装岩前向爆破岩堆洒水。

（2）破碎机安装有防尘罩和喷雾装置，以防止煤在破碎过程中产生煤尘。

（3）设计在采、掘工作面回风巷设置了风流净化水幕。水幕的设置要灵敏可靠，使用正常，封闭全断面。

（4）掘进工作面配备有除尘风机或除尘器。

（5）锚喷必须采用潮料喷浆，同时必须使用锚喷除尘器。

2.4 个体防护

虽然已经有了以上很多的防尘措施，但是作为粉尘防治的最后一道防线，个体防护仍然是不容忽视的一环。通过佩戴劳动保护用品，可以有效防止粉尘对作业人员的危害，大大减少尘肺病的病发率。

3 结语

通过采取综合防尘技术措施，在减少了工作面风流呼吸性粉尘含量的同时，还大大改善了工作面的工作环境和气候条件，为井下作业人员提供了良好的工作环境，保障了矿井的安全生产。

参考文献：

[1]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版，1999.

[2]国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[s].2005.

[3]刘荣华等.喷雾降尘作业对掘进工作面空气湿度分布的影响[J].湘潭矿业学院学报，2002（02）.

[4]姚金林.综采工作面注水防尘研究[J].湖南科技大学学报，2004 （4）.

作者简介：

魏军（1970.8-），男，汉族，甘肃人，助理工程师，毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现任潞新集团砂墩子煤矿综采队技术队长。