綜采工作面綜合防塵技術措施研究與應用

楊 康

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033100）

1 概述

霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦位于山西省呂梁市方山縣大武鎮店坪村，井田面積為13.53km2，礦井地質儲量10864萬t，可采儲量為8355.8萬t。設計生產能力1.50Mt/a，服務年限為43.6a。店坪煤礦采用斜井開拓，有主斜井、副斜井、回風立井各一個，主采煤層為5#、8#、9#、10#煤層。5-2112工作面位于830南翼，為二采區5#煤第八個回采面，東與830南翼皮帶巷相通，西至井田邊界，南為實體煤，北與5-209回采面相鄰（正在回采），工作面回采煤層平均厚度為3.0m，屬中厚煤層，煤層結構復雜，一般含夾矸2～3層，夾矸厚0.2～0.35m。工作面瓦斯絕對涌出量為3.94m3/min，相對涌出量為0.72m3/t，屬瓦斯礦井，煤塵具有爆炸性，爆炸指數為19.79%。

5-2112工作面采用綜合機械化采煤工藝，工作面兩端各布置一條大巷，分別為運輸順槽、回風順槽，采用U型通風方式，由于5#煤層屬石炭系煤層，煤層發育不穩定成破碎狀，在采煤機割煤過程中煤塵揮發性高，造成工作面回采期間能見度低，可見范圍為5～10m。

2 工作面傳統防塵措施及效果分析

2.1 工作面傳統防塵措施

（1）順槽噴霧灑水。5-2112工作面運輸順槽分別設置兩處噴霧灑水裝置，該裝置主要是在運輸順槽、回風順槽頂板處吊掛一根長度為3.0m水管，水管上安裝3個灑水噴頭，通過噴頭噴出霧狀水霧進行降塵；同時工作面在刮板輸送機頭、轉載機頭、膠帶輸送機頭等轉載點裝設滅塵灑水管路。

（2）煤層注水。5-2112工作面回采期間在回風順槽側煤壁施工注水鉆孔，鉆孔深度為120m，每隔30m施工一個注水鉆孔，并采用高壓水管向鉆孔內注水。

（3）工作面機械設備噴霧灑水。5-2112工作面液壓支架前探梁下方安裝噴霧灑水裝置，移架時進行噴霧灑水；同時工作面采煤機安裝內、外噴霧裝置，割煤時進行噴霧降塵。

2.2 傳統防塵效果分析

（1） 由于5-2112工作面實際通風風量為1600m3/min，且平均風速為2.8m/s，風量及風速相對較大，而工作面頭尾順槽及液壓支架噴霧裝置安裝在頂板處且成霧狀灑水，在風流的作用下灑水降塵效果差，特別是對工作面高度2.0m以下的粉塵降塵作用差。

（2） 工作面回采期間在回風順槽側施工注水鉆孔，鉆孔間距為30m，深度為120m，而5-2112工作面傾向長度為210m，注水鉆孔深度及數量不能滿足煤層注水降塵要求，在回采期間煤塵揮發量仍很大，降塵效果差。

（3） 由于5-2112工作面采用傳統的防塵措施效果不好，工作面采煤作業時平均煤塵濃度為1200mg/m3，工作面能見度不足10m，在回采期間因煤塵濃度大、能見度低，致使支架操作過程中前探梁碰撞煤壁四次，三架支架前探梁出現變形；同時采煤機割頂梁兩次，采煤機截割部損壞一次，共計造成經濟損失達62萬元。

3 工作面綜合防塵技術措施研究

店坪煤礦對5-2112工作面傳統防塵措施及防塵效果進行分析后，決定對工作面采用泡沫抑塵、裝置捕塵、交錯邁步式鉆孔注水降塵等綜合防塵技術措施，具體施工方法如下。

3.1 泡沫抑塵技術措施

（1）店坪煤礦5-2112工作面主要采用型號為MFD型泡沫抑塵裝置，該裝置主要由半圓形噴灑機構、泡沫分配器、主機（泡沫產生器）、除塵水管以及壓風管路等組成，如圖1所示。

（2）5-2112工作面共安裝兩臺泡沫抑塵裝置，分別安裝在采煤機前后切割頭上，當采煤機割煤時在除塵水管中加入添加劑，引入泡沫產生器內，然后利用壓風產生高倍數泡沫并通過噴嘴噴灑至塵源。

（3）由于該裝置產生的泡沫顆粒小、數量多、黏附性強等優點，采煤機在割煤時在泡沫體內即可完成，割煤時產生的煤塵與泡沫顆粒接觸時能夠迅速被附著，從而有效防止了工作面煤塵的擴散，降低工作面粉塵濃度。

圖1 MFD型礦用泡沫抑塵裝置結構示意圖

3.2 裝置捕塵技術措施

（1）受工作面風流影響，傳統的噴霧灑水降塵效果差，研究設計了一套自動循環水幕捕塵裝置，該裝置主要由水簾、噴水裝置、凈水槽、污水槽、水泵、進回水管路等部分組成。自動循環水幕捕塵裝置主要利用水泵將水槽內凈水抽出通過水簾形成水幕，從而達到捕塵效果。當污水流入污水槽后進行沉淀再次進入凈水槽被重新利用。

（2）5-2112工作面共安裝三個自動循環水幕捕塵裝置，分別安裝在機頭部、機尾部以及工作面中部，該裝置安裝在液壓支架前立柱與刮板輸送機電纜槽之間，安裝高度為2.5m。

（3）當工作面在割煤時及時打開自動循環水幕捕塵裝置進行捕塵，在捕塵過程中發現水槽煤泥過多時應及時清理并更換水源。

3.3 交錯邁步式鉆孔注水降塵技術措施

由于5-2112工作面煤體傳統的單孔注水降塵效果較差，研究決定采用交錯邁步式鉆孔注水降塵技術措施，具體施工方法如下：

（1）在5-2112工作面回風順槽煤壁施工一排注水鉆孔，鉆孔深度為105m，第一個鉆孔施工在距工作面20m處且與頂板間距為1.0m；第二個鉆孔與第一個鉆孔間距為40m且與頂板間距為2.0m；第三個鉆孔與第二個鉆孔間距為40m且與頂板間距為1.0m，以此類推注水鉆孔成“邁步式”布置。

（2）在5-2112工作面運輸順槽煤壁同樣施工一排注水鉆孔，鉆孔深度為105m，第一個鉆孔施工在距工作面30m處且距頂板間距為2.0m；第二個鉆孔與第一個鉆孔間距為40m且與頂板間距為1.0m；第三個鉆孔與第二個鉆孔間距為40m且與頂板間距為2.0m，以此類推注水鉆孔成“邁步式”布置。回風順槽側煤壁鉆孔與運輸順槽側煤壁鉆孔成工作面能見度提高至45m，有效降低了工作面煤巖塵濃度，保證了工作面安全高效回采，取得了顯著成效。“交錯式”布置。

（3）當5-2112工作面在回采時分別對回風順槽、運輸順槽鉆孔進行注水，每次注水鉆孔數量為4個，回風、運輸順槽各2個，工作面每推進20m進行煤壁鉆孔注水一次。

4 結束語

對5-2112工作面傳統防塵措施及防塵效果進行了分析，并根據實際情況提出了泡沫抑塵、裝置捕塵、交錯邁步式鉆孔注水降塵等綜合防塵技術措施，實踐證明5-2112工作面采用聯合防塵技術措施后，工作面采煤作業時煤塵濃度控制在200mg/m3以下，