山西潞安集團司馬煤業(yè)有限公司位于山西省長治市西南部，距離市區(qū)11公里，是山西潞安集團的一個新建礦井。司馬礦井設(shè)計生產(chǎn)能力150萬噸/年，井田面積29.494km2，可采儲量96.56Mt，服務(wù)年限50年，煤質(zhì)為易選的瘦煤、貧瘦煤，是國內(nèi)外市場緊缺的優(yōu)質(zhì)煉焦配煤和優(yōu)質(zhì)動力用煤，公司現(xiàn)采3#煤層，煤塵經(jīng)鑒定具有爆炸性。采煤工作面采用綜合機械化低位放頂煤回采工藝。在礦井使用高產(chǎn)高效技術(shù)生產(chǎn)的同時，采煤工作面高濃度煤塵對作業(yè)人員的身體健康和煤礦安全生產(chǎn)造成了嚴重的威脅。礦井煤塵的危害性主要表現(xiàn)在引起工人患塵肺病、發(fā)生煤塵爆炸事故、影響作業(yè)安全和危害礦區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境等多方面。其中采煤工作面產(chǎn)生的浮游煤塵量占礦井浮游煤塵總量的45％～80％，因此采煤工作面的防塵工作更是重中之重。
綜放工作面有三個主要塵源：一是采煤機割煤時產(chǎn)生大量煤塵，二是液壓支架的降柱、移架和放頂產(chǎn)生很多煤塵，三是運輸過程中產(chǎn)生的煤塵。針對這些塵源，我公司對1106綜放工作面應(yīng)采取了如下綜合防塵措施進行治理：
一、煤層預(yù)注水濕潤煤體防塵技術(shù)
回采前預(yù)先注水濕潤煤體，是采煤工作面防塵的基礎(chǔ)，是降低煤層開采時煤塵產(chǎn)生量最有效的方法，是實現(xiàn)預(yù)防為主、本質(zhì)治理煤塵的有效途徑。煤層注水是將水注入即將回采的煤層中，使之沿著煤的裂隙包圍被分割的煤體，并借助于在煤的孔隙中形成的毛細管壓力及水的重力作用向煤體內(nèi)部滲透，增加煤層水分，濕潤煤體以及煤體裂隙中的原生煤塵，在煤體破碎時減少煤塵的生成和飛揚。煤層注水防塵就是通過提高煤的水分含量，達到降低煤體產(chǎn)塵能力的目的。
我公司近幾年一直采用采煤工作面預(yù)注水方法進行降塵，為保證煤層注水工作不影響工作面的正?；夭珊兔簩幼⑺男Ч?，選擇長鉆孔煤層注水方法進行工作面注水。在工作面風巷和運巷靠煤墻分別打平行于工作面且超前工作面50m的雙向注水鉆孔。依據(jù)封孔器的尺寸大小和鉆機的主要技術(shù)參數(shù)鉆孔直徑定為42mm。鉆孔長度的選擇應(yīng)考慮煤層透水性、工作面長度、鉆機性能等因素，雙向布置鉆孔時，鉆孔長度應(yīng)按公式計算：
Lk=Lg/2－M
式中Lk為鉆孔長度（m），
Lg為工作面長度（m），
M為與煤層透水性等有關(guān)的系數(shù)，取15m。
根據(jù)煤層透水性、煤層厚度、鉆孔布置方式以及實際經(jīng)驗確定鉆孔間距為20 m。鉆孔角度與煤層傾角一致，應(yīng)使鉆孔始終保持在煤層內(nèi)，考慮鉆孔下沉，鉆孔選在距底板1.5m以上處開口。
注水時，每次風運巷兩個鉆孔同時注水，由風運兩巷靜壓三通閥門處接出水管，然后在每個孔的注水管路上接流量表、壓力表，最后再接封孔器進水口，水由封孔器出水口流入鉆孔（注水壓力控制在1.6Mpa左右效果較好）。為使煤層達到充分濕潤，注水流量選擇1.2m3/h，計時注水，直到煤壁掛汗或根據(jù)壓力、流量變化情況判斷可停注為止。經(jīng)實踐證明，煤層注水降塵率可達60—70%。
二、機組噴霧降塵
機組噴霧系統(tǒng)分為內(nèi)噴霧和外噴霧兩種噴霧方式。內(nèi)噴霧的噴嘴安在滾筒上，外噴霧的噴嘴安裝在截割部箱體和搖臂上。機組噴霧用水采用井下噴霧泵站供水。機組噴嘴噴霧壓力要達到2.0Mpa—8.0Mpa，噴霧的有效射程要大于等于2.0m，霧流的霧化粒度要小于等于150μm。機組噴霧利用噴嘴把壓力水高度擴散，使其霧化，形成水幕，將煤塵攔截、凝結(jié)并使其沉降，并具有沖淡瓦斯、冷卻截齒、濕潤煤體和防止截割火花等作用。
三、采煤機負壓二次降塵
采煤機割煤和裝煤會產(chǎn)生大量的煤塵，再加上產(chǎn)塵點處在工作面的主風流中，煤塵極易擴散，不僅嚴重惡化作業(yè)環(huán)境，而且損害作業(yè)人員的身心健康。采煤機上使用的防塵措施主要是內(nèi)、外噴霧，雖然噴霧水采用的是井下噴霧泵站供水，但是常常出現(xiàn)噴霧泵流量不足、噴霧泵壓力不高等問題，再加上采煤機割煤時內(nèi)、外噴霧噴嘴容易堵塞，噴霧效果極不理想，很難達到割煤時控制煤塵擴散的效果。由于現(xiàn)場條件下，采煤機的內(nèi)、外噴霧系統(tǒng)無法進行大的改造，因此為了改善作業(yè)人員的作業(yè)環(huán)境，減小煤塵對作業(yè)人員身心健康的損害，我們決定在1106工作面采煤機上加裝負壓二次降塵器。
采煤機負壓二次降塵器主要由高壓水泵、供水自動控制水箱、負壓二次降塵裝置及高壓管路等組成。采煤機負壓二次降塵器，利用設(shè)置在工作面運巷由高壓水泵、供水自動控制水箱組成的高壓泵站，將低壓水轉(zhuǎn)化成高壓水并通過沿運巷至工作面敷設(shè)的高壓管路輸送到布置在采煤機兩端頭上的負壓二次降塵裝置；負壓二次降塵裝置將供給的高壓水，轉(zhuǎn)化成控制采煤機滾筒割煤產(chǎn)塵源向外擴散的汽霧屏障和局部含塵風流凈化除塵系統(tǒng)，實現(xiàn)對采煤機割煤產(chǎn)塵的就地凈化、阻止和減少煤塵向外擴散。
1106作面的采煤機裝上負壓二次降塵器后，運行狀況良好，具有較好的降塵效果，工作面粉塵濃度大幅度降低，明顯改善了采煤工作面的作業(yè)環(huán)境，減小了煤塵對作業(yè)人員身心健康的危害。
為了更確切地了解該負壓二次降塵器的除塵效果，我們在1106綜采工作面進行了粉塵測試，測試結(jié)果如下：
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1106 工作面 |
使用前粉塵 濃度（mg/m3） |
使用后粉塵 濃度（mg/m3） |
降塵率（%） |
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總粉塵 |
呼吸塵 |
總粉塵 |
呼吸塵 |
總粉塵 |
呼吸塵 |
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采煤機 司機位 |
186 |
63 |
81 |
22 |
56.45 |
65.08 |
|
采煤機 割煤 |
230 |
78 |
102 |
30 |
55.65 |
61.54 |
四、新型液壓支架移架和放煤自動噴霧降塵
液壓支架移架和放煤工序是綜放工作面僅次于采煤機割煤的主要塵源。為了降低移架和放煤工序的產(chǎn)塵量，在移架和放煤時必須采取有效的防塵措施。我們的辦法是在工作面支架間安設(shè)一路D25mm的高壓膠管，接噴霧泵站供支架間自動噴霧裝置噴霧供水使用，在每組支架上安裝新型液壓支架自動噴霧降塵裝置，在移架和放煤時通過聯(lián)動閥來實現(xiàn)自動噴霧降塵。
該裝置具有如下特點：
（1）將控制液和水路分開閉鎖，不會產(chǎn)生竄液現(xiàn)象。
（2）可以實現(xiàn)聯(lián)噴功能，即本架噴霧噴的同時相鄰下一架噴霧也同時噴，這樣可以更好地控制煤塵擴散。
（3）當液壓支架控制壓力較低時也能可靠打開水閥噴霧降塵。
（4）裝有手動噴霧開關(guān)，在自動噴霧出現(xiàn)故障時，可以通過手動噴霧開關(guān)打開噴霧。
（5）噴霧噴嘴使用扇型噴嘴，有效射程大于2米，擴散角為110度，霧化效果好，架間前后噴霧噴嘴與水平面成45度夾角。
在支架上安裝液壓支架自動噴霧降塵裝置既能及時有效地捕捉移架和放煤時產(chǎn)生的煤塵，又不增加生產(chǎn)工藝的操作程序，降塵效果明顯。
五、風流凈化水幕粉塵傳感自動噴霧裝置降塵
綜采工作面進、回風巷分別設(shè)兩道凈化水幕，里凈化水幕距工作面不超過30米，在機組割煤時必須開啟，外凈化水幕距全壓回風口不超過50米，安裝規(guī)格是:噴頭間距為300mm-500mm，噴頭應(yīng)與迎風方向成45度角。水幕能封閉全斷面，靈敏可靠，無堵眼，霧化好，使用正常，噴頭及管路連接不漏水，開關(guān)要設(shè)在巷道行人幫。
為了更有效降低工作面回風巷中的粉塵濃度，我們在工作面回風巷里凈化水幕上安裝了粉塵傳感自動噴霧裝置，該裝置主要由主控器、電動球閥、粉塵傳感器三部分組成。該裝置的粉塵傳感器主板采用高精度激光對射，檢測通光量的變化來間接地監(jiān)測粉塵濃度，可輸出與現(xiàn)場粉塵濃度相關(guān)的0-3.8V的電壓模擬量，實現(xiàn)依據(jù)現(xiàn)場粉塵濃度自動防塵的目的。依據(jù)機組割煤時工作面回風巷中的粉塵濃度值來設(shè)定主控器的防塵啟動電壓值，當粉塵濃度達到或超過設(shè)定電壓值時，凈化水幕自動打開，當粉塵濃度低于設(shè)定電壓值時，20秒后，凈化水幕自動關(guān)閉。如果粉塵濃度一直超限，凈化水幕將一直工作。通過在工作面安設(shè)風流凈化水幕，可以有效降低工作面風流中的粉塵濃度。
六、捕塵網(wǎng)降塵
在工作面回風巷的里凈化水幕下風側(cè)安設(shè)全斷面金屬框架加封8目的鋼絲網(wǎng)做成的捕塵網(wǎng)，飛揚的煤塵經(jīng)過捕塵網(wǎng)時，由于吸附粘連作用，使大部分煤塵粘附于鋼絲網(wǎng)上。同時，在里凈化水幕霧流的作用下，一部分煤塵在還未經(jīng)捕塵網(wǎng)就已經(jīng)被霧流捕捉，一些吸附在捕塵網(wǎng)上的煤塵被噴霧水流沖刷落地，具有明顯的捕塵效果。
七、通風排塵
綜采工作面的通風強度直接影響到工作面的煤塵濃度，因此采用最佳排塵風速是降低綜采工作面煤塵濃度的一項有效措施。一般最佳排塵風速約為1.5-2.2m/s，但采取有效防塵措施后，最佳排塵風速將有所增加。為適應(yīng)高風速通風狀況，必須加強煤層注水等綜合防塵措施，以降低綜采工作面的煤塵濃度。
八、個體防護
雖然已經(jīng)有了以上很多的防塵措施，但是作為粉塵防治的最后一道防線，個體防護仍然是不容忽視的重要一環(huán)。通過佩戴勞動保護用品，可以有效防止粉塵對作業(yè)人員的危害，大大減少塵肺病的病發(fā)率。
結(jié)論
通過對1106綜放工作面采取防塵控塵措施，在減少了工作面風流呼吸性粉塵含量的同時，還大大改善了工作面的工作環(huán)境和氣候條件，為井下作業(yè)人員提供了良好的作業(yè)環(huán)境，杜絕了事故的發(fā)生。
參考文獻：
[1]張國樞.通風安全學(xué).徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2000.7.
[2]秦志勤,翟智強.綜采工作面防塵技術(shù)的探討.煤.2007-增刊-3.
作者簡介：黃漢富（1967—），男，浙江杭州人，高級工程師，從事生產(chǎn)技術(shù)及管理工
