韓 明

（山東唐口煤業(yè)有限公司，山東 濟(jì)寧 272055）

1 概 述

煤礦井下生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生粉塵，粉塵進(jìn)入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，輕則降低設(shè)備性能，減少設(shè)備使用壽命，重則導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)失靈，造成事故。漂浮于空氣中的粉塵部分被人體吸入，直徑較大的粉塵可以直接排出，而直徑較小的粉塵則可以進(jìn)入人體肺部，長期吸入過量粉塵，極易導(dǎo)致塵肺等疾病。此外，部分粉塵具有可燃性，在一定的溫度和濃度下會發(fā)生爆炸，嚴(yán)重影響井下的設(shè)備安全和人員安全[1-3]。因此為了有效地降低粉塵對井下安全生產(chǎn)的影響，必須對粉塵進(jìn)行系統(tǒng)有效的治理。

2 粉塵來源分析

井下煤炭生產(chǎn)其實(shí)質(zhì)就是將賦存于地下的完整煤層使用割煤機(jī)切割為小煤塊，之后采用運(yùn)輸機(jī)提升至工作面的過程。在此過程中不僅在采煤工作面，而且在巷道掘進(jìn)及運(yùn)輸過程中都會產(chǎn)生大量粉塵。因此，根據(jù)井下煤塵的來源將井下的煤塵分為以下三類：

（1）綜采工作面粉塵

綜采工作面是整個(gè)井下產(chǎn)塵最為嚴(yán)重的區(qū)域，工作面在割煤、放煤、破煤、移架、裝煤等施工過程中都會產(chǎn)生大量的粉塵。在這之中又以割煤產(chǎn)塵最為劇烈，而且割煤機(jī)一直處于移動的狀態(tài)中，粉塵不斷向外擴(kuò)散。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，采煤工作面產(chǎn)塵量約占礦井總產(chǎn)塵量的45%～80%。

（2）掘進(jìn)工作面粉塵

掘進(jìn)工作面的作業(yè)過程其實(shí)質(zhì)就是使用機(jī)器設(shè)備對煤巖層進(jìn)行切割掘進(jìn)的過程，在機(jī)器切割巖石進(jìn)行掘進(jìn)的過程中同樣也會產(chǎn)生大量的粉塵。同時(shí)在巖石破碎之后的垮落、運(yùn)輸過程中如果不加處理其產(chǎn)塵量亦不容小覷。

（3）其他環(huán)節(jié)粉塵

煤礦井下工作面及巷道掘進(jìn)期間產(chǎn)塵是整個(gè)井下工作面粉塵的主要來源，在此之外，主要運(yùn)輸大巷、主要回風(fēng)大巷、膠帶運(yùn)輸巷在煤礦井下使用的過程中也會產(chǎn)生一定量的粉塵，部分巷道人流量較大，應(yīng)尤其注意粉塵的防治。

3 礦井粉塵治理一體化措施

根據(jù)礦井的粉塵來源以及其產(chǎn)塵地點(diǎn)特性，有針對性地采取了礦井粉塵治理綜合措施。

3.1 綜采工作面降塵措施

綜采工作面是整個(gè)煤礦井下產(chǎn)塵最集中、最嚴(yán)重的區(qū)域，目前為了對綜采工作面的粉塵進(jìn)行治理，唐口煤礦采取了以煤層注水為主、以采煤機(jī)內(nèi)外噴霧、支架移架噴霧裝置、裝載點(diǎn)噴霧裝置等噴降塵為輔的降塵措施。

煤層注水即通過鉆孔將高壓水壓入尚未開采的煤層中，使水能夠均勻地分布在煤體內(nèi)部的無數(shù)細(xì)微孔隙內(nèi)，達(dá)到預(yù)先濕潤煤體的作用[4]。井下煤層注水原理如圖1所示。

圖1 煤層注水原理示意圖

唐口煤礦5303綜采工作面采用長孔高壓注水，采煤和注水作業(yè)互不干擾，注水時(shí)間有保證，一次性濕潤的煤體范圍大而均勻，防塵效果較好。注水鉆孔設(shè)置在工作面順槽超前支護(hù)以外20m處，在軌道順槽內(nèi)采用直徑為89mm鉆頭，間距10m，鉆孔離底板1.5m，沿煤層傾向施工鉆孔，沿著煤層傾向煤體內(nèi)部進(jìn)行注水。注水采用動壓注水，壓力為12MPa，同時(shí)在水中按照3：1的比例添加除塵劑。經(jīng)測試，采用煤層注水后煤體內(nèi)部含水量增加了12%，工作面開采過程中煤塵降低50%～60%，降塵效果顯著。

3.2 巷道掘進(jìn)工作面降塵措施

為了有效地控制巷道掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的粉塵，唐口煤礦對巖巷掘進(jìn)期間采取了綜掘機(jī)內(nèi)外噴霧、凈化水幕、凈化防塵簾、自動噴霧裝置等措施。此外，唐口煤礦還引進(jìn)了新式濕式噴漿機(jī)，如圖2所示。

濕式噴漿機(jī)運(yùn)行的基本原理是將加水?dāng)嚢韬玫某善坊炷良尤霗C(jī)器內(nèi)并輸送至噴嘴處，經(jīng)摻加速凝劑后形成料束噴至施工面。相對于老式噴漿機(jī)而言，濕式噴漿機(jī)輸送的是符合國家標(biāo)準(zhǔn)的混凝土漿液，而不是簡單地將干料和水混合，使工作面產(chǎn)塵量大幅度降低。

圖2 濕式噴漿機(jī)圖

濕式噴漿機(jī)與傳統(tǒng)噴漿機(jī)除塵效果對比如表1所示。由表1可知，在巷道施工期間，濕式噴漿機(jī)與傳統(tǒng)噴漿機(jī)相比，其全塵和呼塵分別下降至51.2mg/m3、18.3mg/m3，除塵效果得到大幅提高，從根本上降低了巖巷掘進(jìn)期間工作面粉塵的危害。同時(shí)在巷道掘進(jìn)及噴漿期間使用S-150D/KCS-200D除塵風(fēng)機(jī)，設(shè)備如圖3所示。除塵風(fēng)機(jī)葉輪高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的負(fù)壓將大量含塵風(fēng)量吸入風(fēng)機(jī)內(nèi)部。在除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)流入口處設(shè)置有水幕墻，含塵風(fēng)流進(jìn)入風(fēng)機(jī)內(nèi)部前便被濕潤，待進(jìn)入除塵風(fēng)機(jī)內(nèi)部之后，在高速氣流不斷擾動的情況下，粉塵與水霧得到進(jìn)一步的混合，從而使得含塵風(fēng)流能夠迅速濕潤，極大地降低了風(fēng)流中的粉塵含量，起到了降塵的作用。

圖3 除塵風(fēng)機(jī)圖

同時(shí)除塵風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量略大于掘進(jìn)工作面風(fēng)量，采用定距式負(fù)壓抽放掘進(jìn)工作面風(fēng)流，從而使得工作面產(chǎn)生的粉塵能夠直接被除塵機(jī)風(fēng)機(jī)抽出，在除塵風(fēng)機(jī)出口處被水潤濕，從而達(dá)到降塵的目的。除塵風(fēng)機(jī)使用前后粉塵濃度對比情況如表2所示。

通過分析表2數(shù)據(jù)可知，未使用除塵風(fēng)機(jī)時(shí)，風(fēng)流中全塵濃度達(dá)到96.5mg/m3，呼塵濃度達(dá)到了38.3mg/m3，使用除塵風(fēng)機(jī)之后，全塵濃度下降至40.3mg/m3，呼塵濃度下降到了13.1mg/m3，其除塵效果顯著，有效地降低了風(fēng)流中的粉塵濃度。

3.3 其他環(huán)節(jié)粉塵治理

在運(yùn)輸大巷內(nèi)，采取電機(jī)車牽引KPZ礦用自動灑水噴霧裝置，每班使用電機(jī)車牽引自動灑水車對運(yùn)輸大巷進(jìn)行灑水降塵。另外，在主要回風(fēng)大巷內(nèi)采取集中控制自動定時(shí)噴霧裝置，每班設(shè)定固定時(shí)間對巷道進(jìn)行噴霧。同時(shí)，利用粉塵傳感器通過安全監(jiān)控系統(tǒng)對井下粉塵進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)粉塵濃度超過設(shè)定濃度時(shí)，通過電動球閥控制防塵凈化水幕，實(shí)行防塵自動化。

表1 濕式噴漿機(jī)與傳統(tǒng)噴漿機(jī)使用粉塵濃度對比表

表2 使用除塵風(fēng)機(jī)與未使用除塵風(fēng)機(jī)粉塵濃度對比表

個(gè)體防護(hù)方面為每一名職工建立職工健康檔案，每年對井下工作人員進(jìn)行一次健康查體。按規(guī)定為每一名井下工作人員定期發(fā)放3M高效防塵口罩及高效防塵濾膜，確保下井的每一名工作人員能使用上可靠的個(gè)體防護(hù)用品，做好個(gè)體防護(hù)的最后一道防護(hù)線。

4 結(jié)論

唐口煤業(yè)公司通過實(shí)施系列綜合防塵技術(shù)，采煤工作面粉塵降低50%～60%，巖巷掘進(jìn)期間的粉塵問題也得到了有效解決，有效地治理了粉塵堆積及超限等問題，大幅改善了井下職工的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了“無塵化礦井”的建設(shè)目標(biāo)。隨著礦井開采范圍的不斷擴(kuò)大，礦井生產(chǎn)過程中的產(chǎn)塵點(diǎn)以及產(chǎn)生量都會逐漸增加，其粉塵治理難度會不斷加大。因此，必須根據(jù)礦井井下粉塵的特點(diǎn)對粉塵采取分源治理，加強(qiáng)礦山與高等院?；蚩蒲袉挝粎f(xié)同探索研究，努力研發(fā)新技術(shù)、新材料及新工藝。同時(shí)加強(qiáng)粉塵治理的監(jiān)督管理，將粉塵的測點(diǎn)粉塵達(dá)標(biāo)率與績效結(jié)合，每月兌現(xiàn)獎罰，實(shí)現(xiàn)全民參與粉塵治理的工作。