許春

摘 要：通過對鄭煤集團(tuán)大平煤礦21091掘進(jìn)工作面進(jìn)風(fēng)巷防塵技術(shù)的探索和總結(jié)。根據(jù)掘進(jìn)過程中各個工序所產(chǎn)生的粉塵特點，分析、運用了一套針對豫西三軟煤層掘進(jìn)工作面防塵技術(shù)有效的措施。通過現(xiàn)場的試驗和總結(jié)，改善了職工的作業(yè)環(huán)境，有效降低了粉塵濃度，為豫西“三軟”煤層掘進(jìn)工作面安全高效掘進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：三軟；煤層；防塵技術(shù)；探析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.057

1 引言

煤塵是煤礦五大自然災(zāi)害之一。礦井生產(chǎn)過程中高濃度的煤塵容易引起煤塵爆炸、更容易伴隨瓦斯爆炸造成煤塵二次爆炸等。掘進(jìn)工作面正常生產(chǎn)期間煤塵易造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。過高濃度的粉塵嚴(yán)重威脅掘進(jìn)工作面作業(yè)人員的職業(yè)健康；引起職工塵肺??；同時高濃度煤塵還減少了井下精密設(shè)備的使用壽命；影響現(xiàn)場作業(yè)人員視線，增加了現(xiàn)場操作事故的發(fā)生概率；降低了職工的勞動效率。

2 概況

鄭州煤炭工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司大平煤礦位于新密市與登封市交界地帶，為鄭煤集團(tuán)公司骨干礦井之一。1986年建成投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力0.9Mt/a。礦井主采煤層為二1煤，二1煤層結(jié)構(gòu)簡單，為黑色粉末狀，屬典型的豫西“三軟”不穩(wěn)定煤層，強度系數(shù)f=0.1～0.3。煤塵具有爆炸性，為Ⅲ類不易自燃煤層，采煤方法為走向（傾斜）長壁炮采放頂煤，混合式通風(fēng)方式，通風(fēng)方法為抽出式。礦井絕對瓦斯涌出量28.88m/min，相對瓦斯涌出量15.77m/t，屬煤與瓦斯突出礦井，最大瓦斯壓力1.23Mpa，最大瓦斯含量16.40m/t，煤層透氣性系數(shù)λ為0.767m2/Mpa2.d，瓦斯衰減系數(shù)α為0.04123d-1，堅固性系數(shù)平均0.22，放散初速度△P平均值15。井田總體形態(tài)為：軸向近東西，向東南傾伏的向斜構(gòu)造，地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層較多，屬于煤與瓦斯突出礦井。

21091進(jìn)風(fēng)巷為煤巷，施工期間沿二1煤層底板掘進(jìn)，21091進(jìn)風(fēng)巷擔(dān)任21091工作面進(jìn)風(fēng)、出煤任務(wù)，設(shè)計長度381m，設(shè)計服務(wù)年限18個月，根據(jù)周邊巷道實揭煤厚資料及鉆孔資料分析，煤厚5.5～9.0m， 平均煤厚6.0m，煤層產(chǎn)狀1820～1920∠16～27°，煤層呈黑色，玻璃光澤、粉末、碎塊狀，煤層直接頂為泥巖，厚3.85～ 10.35m，老頂為細(xì)中粒砂巖，厚9.43～10.98m；直接底為泥巖，厚6.46～6.7，老底為L9灰?guī)r，厚0.3m。巷道埋深297.4～313.2m，掘進(jìn)范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造中等，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，圖1，21091進(jìn)風(fēng)巷施工示意圖。

3 豫西“三軟”煤層掘進(jìn)工作面防塵發(fā)展情況

豫西“三軟”煤層掘進(jìn)工作面粉塵主要來自于放炮、刮板輸送機轉(zhuǎn)載、裝載機轉(zhuǎn)載、皮帶運輸機運煤及打鉆支護(hù)作業(yè)等工序。巷道中懸浮的粉塵68%左右源自放炮和轉(zhuǎn)載，因此放炮過程及轉(zhuǎn)載附近的煤塵控制及降塵對于實現(xiàn)就地控塵和降低整體巷道空間的粉塵濃度具有關(guān)鍵作用。同時掘進(jìn)巷道作為獨頭巷道，難以形成循環(huán)風(fēng)流，增大了通風(fēng)降塵難度，粉塵依靠風(fēng)流動力自工作面揚起擴(kuò)散后彌漫在工作面后部整個作業(yè)空間，這是掘進(jìn)工作面風(fēng)流和粉塵揚散、移動狀態(tài)過程的特點。

目前常常采用的防塵技術(shù)方法主要有以下幾種：通過控制風(fēng)筒出風(fēng)口位置控制煤塵，通過對掘進(jìn)煤層煤體進(jìn)行注水等方式濕潤煤層減少煤粉的產(chǎn)生，依靠通風(fēng)除塵器、各種噴霧系統(tǒng)、濕式作業(yè)等物理方法方式降低和除去懸浮在空氣中的煤塵。

4 幾種常用的有效措施

4.1 風(fēng)筒出風(fēng)口位置及風(fēng)量

風(fēng)筒出風(fēng)口位置距工作面較近時，較大的出風(fēng)口風(fēng)量直接送至工作面煤墻，增加了工作面粉塵逸散能力，當(dāng)風(fēng)量較大或者出風(fēng)角度不合理時，還可直接吹起小煤塊，嚴(yán)重影響作業(yè)現(xiàn)場人員視力范圍。當(dāng)風(fēng)筒出風(fēng)口位置距工作面較遠(yuǎn)時。出風(fēng)口的風(fēng)量送至煤墻不能及時排出作業(yè)現(xiàn)場中煤體釋放出的瓦斯，容易引起瓦斯超預(yù)警。因此，根據(jù)實際生產(chǎn)情況，在滿足《煤礦安全規(guī)程》對風(fēng)量和風(fēng)筒位置要求的情況下，將風(fēng)筒出風(fēng)口布置在距工作面5-7米的位置是較為合理的位置。

4.2 煤層注水

掘進(jìn)期間必須制定專項注水設(shè)計或技術(shù)措施，根據(jù)煤層產(chǎn)狀、厚度布置注水孔數(shù)量和位置、參數(shù)，注水效果以煤壁濕潤或鄰孔出水為原則為準(zhǔn)或現(xiàn)場用粉塵測定器測定。根據(jù)煤塵情況調(diào)整注水時間，若注水效果明顯時，可利用交接班期間進(jìn)行注水，既達(dá)到了注水效果同時不影響掘進(jìn)時間；若注水效果不明顯時，可每循環(huán)施工到位后，安排打閉子注水一班，延長注水時間提高注水效果，并安排專人做好記錄，分析總結(jié)注水情況。

4.3 放炮期間降塵

掘進(jìn)期間每次放炮時炮眼內(nèi)必須填充自封式水炮泥，水炮泥的充水量為200mL～250 mL，并堅持做到濕式作業(yè)，即放炮前、后灑水，出煤灑水等。

4.4 使用降塵水幕簾

為增加水幕的除塵效果，減少對掘進(jìn)工作面現(xiàn)場環(huán)境的影響，在巷道距離工作面30-40米位置處設(shè)置降塵水幕簾，采用鐵質(zhì)紗網(wǎng)制作水幕簾封鎖整個巷道斷面。利用現(xiàn)有除塵水幕，優(yōu)化噴嘴布置方式，采用環(huán)形布置，同時將水幕布置在兩層紗往中間，使巷道形成一道水幕網(wǎng)，水霧噴射到氣流中，通過的煤塵將被捕捉，同時水流自鐵網(wǎng)流下，形成水膜，很好的降低了煤塵。

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4.5 采用氣水聯(lián)動降塵

氣水聯(lián)動裝置主要由進(jìn)水端口、進(jìn)氣端口、氣水混合腔以及噴霧出口構(gòu)成。其原理是一定壓力的氣體和水分別進(jìn)入進(jìn)水端口和進(jìn)氣端口后，水流在高速氣流作用下破碎成包含大量微小氣泡的液體或液線，單股氣流和多股水流在氣水混合腔形成穩(wěn)定的氣泡兩相流動，混合體經(jīng)噴嘴高速噴出時，由于體積膨脹和流動攪動作用，以及周圍空氣的卷入，水被霧化成許多微細(xì)的水粒，水利粒直徑大小即被霧化的程度取決于水和空氣的比例。在實際應(yīng)用中通過閥門調(diào)節(jié)水壓和氣壓，使

水壓和氣壓達(dá)到最佳比例后，能夠有效起到降塵的效果而且影響范圍大、效果好。

4.6 轉(zhuǎn)載位置降塵

各轉(zhuǎn)載點必須設(shè)置手動或自動降塵設(shè)施，各個降塵設(shè)施要固定牢固、霧化良好，開關(guān)靈敏可靠，安裝噴嘴方向?qū)?zhǔn)產(chǎn)塵源并距離合理，各轉(zhuǎn)載機頭降塵設(shè)施的管件，必須順巷道和支架方向保持橫平豎直，軟管加固間距200mm，只有確保降塵設(shè)施安裝位置合理才能實現(xiàn)有效降塵。因受井下作業(yè)現(xiàn)場惡劣條件和復(fù)雜作業(yè)工序的限制。水管管路中容易出現(xiàn)水垢、煤粒、鐵銹雜質(zhì)等現(xiàn)象。當(dāng)轉(zhuǎn)載點打開轉(zhuǎn)載噴頭一段時間后，常常出現(xiàn)噴霧噴頭失效不出水或滴水不噴現(xiàn)象，出現(xiàn)這種現(xiàn)象時要及時處理。

4.7 堅持定期沖塵和清掃粉塵

在施工地點必須常備50m的沖塵軟管，迎頭20m范圍內(nèi)由施工隊負(fù)責(zé)每班至少沖刷一次，并填寫除塵記錄，其余地點每天至少沖刷一次，對于產(chǎn)塵量較大的作業(yè)地點，要縮短沖塵周期，保證不出現(xiàn)煤塵堆積現(xiàn)象。

4.8 其它

在采取以上措施的前提下，同時要做好個人防護(hù)工作，主要方法是佩戴防塵口罩，在培訓(xùn)過程中要加強職業(yè)病危害教育，提過職工自我保護(hù)意識。井下增加檢查力度，多措并舉減少煤塵傷害。

5 效果分析

為了研究豫西“三軟”煤層掘進(jìn)工作面粉塵的軌跡和濃度分布，根據(jù)粉塵濃度測定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工作面作業(yè)現(xiàn)場的實際情況，在掘進(jìn)工作面行人道布置了采樣點，粉塵濃度測定使用的是濾膜質(zhì)量法，采用粉塵采樣儀進(jìn)行采樣，采樣時間均為兩分鐘流量為20L/min，采用后稱重計算得到粉塵濃度。

通過對大平煤礦掘進(jìn)工作面采取煤層注水、降塵水幕簾、氣水聯(lián)動降塵等措施后，測量分析工作面粉塵濃度對比可知：21091進(jìn)風(fēng)巷正常生產(chǎn)期間總塵平均在150mg/m3左右，其中呼吸性粉塵在50mg/m3左右，采取措施后總塵平均在65mg/m3左右，其中呼吸性粉塵在22mg/m3左右，降塵效果明顯。距離工作面40米以外的粉塵濃度處于較低水平總塵平均在30mg/m3左右，其中呼吸性粉塵在10mg/m3左右，降塵水幕簾效果顯著。

6 結(jié)論

豫西“三軟”煤層掘進(jìn)工作面正常生產(chǎn)期間煤塵產(chǎn)生量大，且分散度高，僅憑某一種防塵技術(shù)措施很難將煤塵濃度控制在相關(guān)規(guī)定范圍內(nèi)，為了減少掘進(jìn)工作面粉塵濃度，采取煤層注水、放炮降塵、沖洗巷幫、雙層水幕簾、轉(zhuǎn)載點降塵、氣水聯(lián)動等措施，并且通過不斷的解決現(xiàn)場應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，形成了較為高效的防塵技術(shù)體系，為井下作業(yè)環(huán)境提供了有力保障，為職工的身體健康作出了重要貢獻(xiàn)，為礦井的長治久安奠定了基礎(chǔ)。

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