唐口煤業綜合防塵技術實踐

韓 明

（山東唐口煤業有限公司，山東 濟寧 272055）

1 概 述

煤礦井下生產環節產生粉塵，粉塵進入機械設備內部，輕則降低設備性能，減少設備使用壽命，重則導致設備運轉失靈，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入人體肺部，長期吸入過量粉塵，極易導致塵肺等疾病。此外，部分粉塵具有可燃性，在一定的溫度和濃度下會發生爆炸，嚴重影響井下的設備安全和人員安全[1-3]。因此為了有效地降低粉塵對井下安全生產的影響，必須對粉塵進行系統有效的治理。

2 粉塵來源分析

井下煤炭生產其實質就是將賦存于地下的完整煤層使用割煤機切割為小煤塊，之后采用運輸機提升至工作面的過程。在此過程中不僅在采煤工作面，而且在巷道掘進及運輸過程中都會產生大量粉塵。因此，根據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

綜采工作面是整個井下產塵最為嚴重的區域，工作面在割煤、放煤、破煤、移架、裝煤等施工過程中都會產生大量的粉塵。在這之中又以割煤產塵最為劇烈，而且割煤機一直處于移動的狀態中，粉塵不斷向外擴散。根據有關統計，采煤工作面產塵量約占礦井總產塵量的45%～80%。

（2）掘進工作面粉塵

掘進工作面的作業過程其實質就是使用機器設備對煤巖層進行切割掘進的過程，在機器切割巖石進行掘進的過程中同樣也會產生大量的粉塵。同時在巖石破碎之后的垮落、運輸過程中如果不加處理其產塵量亦不容小覷。

（3）其他環節粉塵

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

3 礦井粉塵治理一體化措施

根據礦井的粉塵來源以及其產塵地點特性，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

綜采工作面是整個煤礦井下產塵最集中、最嚴重的區域，目前為了對綜采工作面的粉塵進行治理，唐口煤礦采取了以煤層注水為主、以采煤機內外噴霧、支架移架噴霧裝置、裝載點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部的無數細微孔隙內，達到預先濕潤煤體的作用[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，采煤和注水作業互不干擾，注水時間有保證，一次性濕潤的煤體范圍大而均勻，防塵效果較好。注水鉆孔設置在工作面順槽超前支護以外20m處，在軌道順槽內采用直徑為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部進行注水。注水采用動壓注水，壓力為12MPa，同時在水中按照3：1的比例添加除塵劑。經測試，采用煤層注水后煤體內部含水量增加了12%，工作面開采過程中煤塵降低50%～60%，降塵效果顯著。

3.2 巷道掘進工作面降塵措施

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

濕式噴漿機運行的基本原理是將加水攪拌好的成品混凝土加入機器內并輸送至噴嘴處，經摻加速凝劑后形成料束噴至施工面。相對于老式噴漿機而言，濕式噴漿機輸送的是符合國家標準的混凝土漿液，而不是簡單地將干料和水混合，使工作面產塵量大幅度降低。

圖2 濕式噴漿機圖

濕式噴漿機與傳統噴漿機除塵效果對比如表1所示。由表1可知，在巷道施工期間，濕式噴漿機與傳統噴漿機相比，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期間工作面粉塵的危害。同時在巷道掘進及噴漿期間使用S-150D/KCS-200D除塵風機，設備如圖3所示。除塵風機葉輪高速旋轉所產生的負壓將大量含塵風量吸入風機內部。在除塵風機風流入口處設置有水幕墻，含塵風流進入風機內部前便被濕潤，待進入除塵風機內部之后，在高速氣流不斷擾動的情況下，粉塵與水霧得到進一步的混合，從而使得含塵風流能夠迅速濕潤，極大地降低了風流中的粉塵含量，起到了降塵的作用。

圖3 除塵風機圖

同時除塵風機吸風量略大于掘進工作面風量，采用定距式負壓抽放掘進工作面風流，從而使得工作面產生的粉塵能夠直接被除塵機風機抽出，在除塵風機出口處被水潤濕，從而達到降塵的目的。除塵風機使用前后粉塵濃度對比情況如表2所示。

通過分析表2數據可知，未使用除塵風機時，風流中全塵濃度達到96.5mg/m3，呼塵濃度達到了38.3mg/m3，使用除塵風機之后，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，有效地降低了風流中的粉塵濃度。

3.3 其他環節粉塵治理

在運輸大巷內，采取電機車牽引KPZ礦用自動灑水噴霧裝置，每班使用電機車牽引自動灑水車對運輸大巷進行灑水降塵。另外，在主要回風大巷內采取集中控制自動定時噴霧裝置，每班設定固定時間對巷道進行噴霧。同時，利用粉塵傳感器通過安全監控系統對井下粉塵進行實時監測，當粉塵濃度超過設定濃度時，通過電動球閥控制防塵凈化水幕，實行防塵自動化。

表1 濕式噴漿機與傳統噴漿機使用粉塵濃度對比表

表2 使用除塵風機與未使用除塵風機粉塵濃度對比表

個體防護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行一次健康查體。按規定為每一名井下工作人員定期發放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體防護用品，做好個體防護的最后一道防護線。

4 結論

唐口煤業公司通過實施系列綜合防塵技術，采煤工作面粉塵降低50%～60%，巖巷掘進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境，實現了“無塵化礦井”的建設目標。隨著礦井開采范圍的不斷擴大，礦井生產過程中的產塵點以及產生量都會逐漸增加，其粉塵治理難度會不斷加大。因此，必須根據礦井井下粉塵的特點對粉塵采取分源治理，加強礦山與高等院校或科研單位協同探索研究，努力研發新技術、新材料及新工藝。同時加強粉塵治理的監督管理，將粉塵的測點粉塵達標率與績效結合，每月兌現獎罰，實現全民參與粉塵治理的工作。