采煤工作面綜合防塵技術應用研究

張 凱

（潞安職業技術學院，長治 046204）

與其他行業相比，煤礦開采工作需要面臨更大的危險，且工作人員長期處在高粉塵環境，嚴重危害身體健康。近年來，煤礦新發塵肺病人數持續增長，引起了社會各界的普遍關注。如何實現在采煤工作面高效利用各種防塵技術持續提升綜合防塵效果，值得深思。

1 煤礦粉塵的危害

煤礦粉塵亦可稱之為礦塵，是煤礦生產過程中產生的各類煤微粒與巖微粒。由于微粒自身體積、質量、形狀以及礦井內風速、濕度等因素的影響，一部分粉塵會在空中漂浮，繼而形成浮塵，直接威脅生產安全。在特定條件下，煤礦粉塵可以發生燃燒甚至爆炸，對礦井帶來非常大的危害。此外，粉塵還會造成環境污染，降低巷道中的能見度，威脅工作人員身體健康。

煤炭行業主要的職業病誘因包括粉塵、有毒氣體、噪聲以及高溫等。其中，由粉塵引發的塵肺病最常見，占煤礦職業病比例的70%以上[1]。近年來，雖然國內煤礦安全生產整體形勢呈現出好轉態勢，但是塵肺病病例數呈上升趨勢，如圖1所示。除了管理問題之外，煤礦企業及工作人員對粉塵危害的認識不足，對職業健康未能形成足夠關注，使新型技術在實際推廣過程中受到了制約，進一步加劇了煤礦行業塵肺病的情況。

圖1 近些年我國煤礦新發塵肺病和事故死亡人數對比圖

2 采煤工作面綜合防塵技術

經分析煤炭行業塵肺病整體情況可知，提高采煤工作面除塵效果非常重要。必須在煤炭行業中引入新型技術，同時加強管理，才能夠獲得更好的防塵效果。

2.1 傳統防塵技術

某煤礦早期應用傳統防塵技術。第一，在采煤機割煤過程中，應用采煤機內外噴霧的方式控制粉塵的產生。第二，在液壓支架上安裝自動噴霧降塵系統。第三，在液壓支架之間、兩端以及轉載點位置設置防塵噴霧裝置。第四，巷道中設置防塵水簾與水幕。第五，通過煤層注水的方式濕潤煤層，以降低采煤過程煤塵飛揚的程度。

大量實踐發現：應用采煤機內外噴霧的方式經常會出現煤泥堵塞的情況，且其霧化效果較差，實際降塵效果較低；在支架間、兩端以及轉載點噴霧，容易將工作人員衣物噴濕，影響工作人員繼續工作；各類水簾、水幕以及煤層注水設施，需要由工作人員以手動方式開關，人為因素影響較大，很難在工作面發揮出其最優降塵和除塵效果。

2.2 改進綜合防塵技術

第一，在采煤機的兩個滾筒臂上安裝12 MPa規格的自動式增壓噴霧降塵設施，能夠在短時間內噴出水霧。應用聯動控制機制，在無人員值班的工況下自動完成噴霧降塵工作，以保證采煤機割煤過程中全面覆蓋礦塵，直接控制根源[2]。為切實達成聯動機制，在高壓噴水裝置中，當水量小于設定水位線或者不使用此裝置時，應自動斷開設備電源，使采煤機停止工作，從而確保除塵效果，同時防止高壓噴霧裝置出現堵塞情況。

第二，在液壓支架上增設具備負壓誘導機制的降塵設施，繼而在液壓支架發生移動的過程中完成自動噴霧降塵操作，縮減或者避免因為液壓支架移動過程所引發的礦塵灑落問題，且要配備聯動裝置，以實現無工作人員時的有效運行。對比使用前后的防塵效果可發現：負壓誘導降塵可以高效縮減礦塵產生量，降塵效果可以達到36%及以上。

第三，對于工作面采煤機中配置的高壓噴霧降塵設施，可以在水中添加一定量礦用降塵劑，以確保在高壓噴霧下避免礦塵和其他顆粒產生靜電，維持礦塵表面與周邊范圍內空氣濕潤度，并增加礦塵顆粒自身的質量，使其快速下沉，直接提升降塵效果。比如，KTH-E203型礦用降塵劑并沒有任何毒性與刺激性，可以保證工作人員的安全，且可達到49%及以上的降塵率。

第四，為實現實時監控采煤工作面位置的礦塵濃度，同時達到系統自動噴霧降塵的目的，可以在工作面增設在線實時監測與自動噴霧降塵設備[3]。在端頭支架上設置監測裝置，實時監測巷道內礦塵濃度的變化，同時設置礦塵濃度的限定值。濃度超出設定值后，系統會發出降塵信號，隨后自動控制噴霧降塵設備噴霧降塵，使礦塵濃度下降至限定范圍。該方法的降塵率可以達到36%，有效控制了礦塵的蔓延。

第五，為有效控制礦塵濃度，可以在工作面區域設置多層智能捕塵網，并與采煤機和液壓支架等設施形成聯動配合。智能捕塵網由鐵絲網和水幕組合而成，可以起到良好的過濾效果，高效過濾礦塵顆粒[4]。對比使用智能捕塵網前后的除塵效果發現，降塵率可以達到34%，達到了多設備聯動降塵效果，確保了安全生產，同時為煤礦工作人員提供了優質的工作環境。

3 采煤工作面綜合防塵技術應用效果

為實現高效控制采煤工作面的礦塵濃度，該礦以原有防塵設施為基礎進行了適當改進。首先，主要采取煤層注水、轉載點與架間噴霧、采煤機內外噴霧以及巷道防塵水幕等防塵方法，并經過研究分析引入了新型設備和技術措施。在噴霧降塵用水中添加礦用降塵劑，有效避免了噴霧噴頭堵塞的情況。其次，在采煤機滾筒臂上增設自動增壓噴霧設施，與采煤機之間形成聯動控制，從源頭上實現了礦塵的有效控制[5]。再次，在液壓支架上設置負壓誘導降塵設施，配以聯動裝置，保證支架移動過程中的降塵效果，降低了人為因素帶來的影響。最后，安裝智能捕塵網和在線監測設備，促進了噴霧降塵過程的智能化發展。

該礦綜合應用以上5種降塵措施并進行聯動，科學分析了各種裝置的實際使用狀況與粉塵密度，加強了工作人員對設備性能的監測，確保多設備聯動機制運行狀態良好。多設備聯動的工況下，有效控制了采煤工作面內的礦塵濃度，達到了安全規程中設定的允許范圍，降塵效果如圖2所示。

圖2 多設備聯動除塵效果示意圖

4 結語

隨著科學技術的不斷發展，在自動化綜采工作上已經配備了智能化自動降塵裝置，并把防塵降塵裝置的使用方法和后期維護也納入精細化管理考核，直接與相關工作人員的業績相聯系。此外，制定相對完善的管理體制，實行責任制，把降塵裝置的日常維護監管落實到個人，使得綜合防塵工作有條不紊地展開。智能化綜合降塵聯動裝置的使用，在很大程度上為采煤工作創造了良好的環境，確保了職工的生命安全和礦井的生產安全。