礦井采掘工作面綜合防塵系統優化改造實踐

張 星

（山西大平煤業有限公司，山西 襄垣 046203）

0 引言

由于礦井中粉塵的存在，對安全生產造成了很大的威脅，粉塵的危主要表現在其可能造成不可估量的爆炸事故和嚴重影響井下作業人員的健康[1]。鑒于粉塵危害巨大，粉塵防治工作也就凸顯了其本身的重要性[2]。我國煤層賦存條件復雜，且煤層開采時變形強烈，因而在井下粉塵治理過程中，需因地制宜運用不同的粉塵治理手段，而無論何種手段，井下防塵灑水都是最行之有效的一種，在井下粉塵防治的方法有很多種，如支架噴霧、采掘機組內外噴霧、沖洗巷道、轉載噴霧等等，而目前大部分礦井滅塵效果都不是很理想，因此對粉塵防治技術提出了更高的要求[3]。針對大平煤業采掘工作面現有防塵技術實際情況，對采掘工作面防塵系統進行改造實踐，以提升防塵治理效果。

1 工程概況

1.1 礦井概況

山西大平煤業有限公司井田位于山西省長治市襄垣縣西南15 km 處的夏店鎮邢村-九龍村一帶，行政區劃屬襄垣縣夏店鎮管轄。礦區交通十分方便，太（原）—焦（作）鐵路自本區北側通過，太焦鐵路夏店東站距本礦區僅5 km，該礦區距長治市40 km，距太原210 km，208 國道從礦區北部邊界通過，礦區周圍縣鄉級公路密布，礦井位置及交通。生產能力為1.80 Mt/a，井田范圍由7 個拐點連線圈定，批準開采3～15#煤層，開采標高為+700～+130m，井田面積為7.9264km2，井田地質構造簡單。

1.2 3111 綜采工作面、3113 運輸順槽掘進工作面概況

1.2.1 3111 綜采工作面基本情況

3111 綜采工作面開采層為3#煤層，屬穩定全井田可采煤層，煤層結構簡單，含1 層夾矸，平均厚度0.20 m，煤層直接頂為泥巖，老頂為細粒砂巖、粉砂巖、砂質泥巖，底板為泥巖和細粒砂巖，煤層傾角3°～17°，底板標高在+460～+510 m 之間，煤層平均厚度為6.25 m。3113 運輸順槽掘進工作面設計全長1 795 m。

1.2.2 3111 綜采工作面防塵設施情況

3111 綜采工作面運輸順槽防塵管路采用DN100鐵管，直徑100 mm，回風順槽采用DN65 鐵管，直徑65 mm，每根長6 m，全部進行了刷漆除銹作業，固定在巷道的兩幫，每隔50 m 留設有三通閥門，進行編號管理。采用太原礦山機械公司生產的MG250/700-1.1D 型采煤機一臺，采煤機自帶有內外噴霧，采用80型膠帶輸送機出煤，在各轉載點安設有轉載噴霧，在回風順槽距工作面迎頭30、50、70 m 各安設有一道防塵水幕。

1.2.3 3113 運輸順槽掘進工作面防塵設施情況

3113 運輸順槽掘進工作面采用的是壓入式通風，風機型號為FBDNO7.5，功率為2×55 kW，風筒直徑為1 000 mm；工作面風量為797 m3/min，風速為0.80 m/s。3113 運輸順槽掘進工作面防塵管路采用100 mm鐵管，每根長6 m，全部進行了刷漆除銹作業，固定在巷道的前進左幫，每隔50 m 留設有三通閥門，進行編號管理。采用EBZ-132 型掘進機割煤，掘進機自帶有內外噴霧，采用80 型膠帶輸送機出煤，在各轉載點安設有轉載噴霧，在距工作面掘進迎頭30、50 m、回風聯絡巷口各安設有一道防塵水幕。

2 采掘工作面綜合防塵系統改造

在3111 綜采工作面、3113 運輸順槽掘進工作面進行綜合防塵系統改造試驗，對比目前的綜合防塵系統（采煤機內外噴霧、掘進機內外噴霧、普通普通轉載噴霧、普通鐵管水幕）以及改造后的綜合防塵系統（自行研制加工的采煤機外噴霧、掘進機外噴霧、五眼梅花轉載噴霧外加保護罩、不銹鋼汽水分離防塵水幕）。

2.1 風水聯動機組外噴霧工藝（采煤機、掘進機）

1）工藝流程：將新加工的外噴霧通過螺絲固定在采煤機、掘進機上，通過接頭連接在高壓水管（風管）上，在靜壓水管一端安設閥門，然后連接到巷道高壓水管（風管）。

2）改造后外噴霧工藝優點：改造后外噴霧加有護殼，不易被炭塊砸壞，靜壓水管（風管）、閥門、接頭等部件均可進行回收利用；工人操作簡單、方便。

2.2 風水聯動轉載噴霧工藝

1）工藝流程：通過將轉載噴霧固定在架子上，接頭一端轉載噴霧另一端連接在高壓水管（風管）上，在靜壓水管一端安設閥門，然后連接到巷道高壓水管（風管）。現場操作如圖1 所示。

圖1 改造后轉載噴霧現場應用

2）改造后轉載噴霧工藝優點：改造后外噴霧加有護殼，不易被炭塊砸壞，靜壓水管（風管）、閥門、接頭等部件均可進行回收利用；工人操作簡單、方便。

2.3 風水聯動防塵水幕工藝概述

1）工藝流程：在巷道頂部與兩幫安設水幕，兩者之間用高壓管連接。在水幕的一端用高壓管（風、水）和閥門連接然后連接在巷道內的主管路上面。

2）防塵水幕優點：采用汽水分離噴頭不容易出現水串風或風串水的現象；易于回收再利用，利于節約成本；工人操作簡單、方便，現場一人就可進行安裝、維護，節省作業時間。

2.4 水質過濾器概述

1）工藝流程：在采掘工作面巷道口防塵管路接口處安設水質過濾器。

2）水質過濾器優點：水質過濾效果好；易于回收再利用，利于節約成本；工人操作簡單、方便，現場一人就可進行安裝、維護，節省作業時間。

3 采掘工作面綜合防塵系統改造應用效果

3.1 綜合防塵系統改造優勢

1）防塵水幕管體采用不銹鋼，不容易生銹。噴頭采用汽水分離噴頭不會出現水串風的現象。

2）采煤機外噴霧、掘進機外噴霧、加裝防護罩不易被炭塊砸壞，采用五眼梅花噴頭霧化效果更好。

3）轉載噴霧加裝鈴鐺型護罩不易被炭塊砸壞，采用五眼梅花噴頭霧化效果更好。

4）部分材料為回收再利用，為降本增效起到很好的示范作用。

3.2 實踐應用效果

防塵設施改造前后滅塵數據對比，如表1 所示。

表1 防塵設施改造前后滅塵數據對比

3.3 改造總結分析

通過對比：改造后的防塵設施滅塵效果要比改造前最低提高70%，并且易于回收再利用，利于節約成本；工人操作簡單、方便，現場一人就可進行安裝、維護，節省作業時間。通過對礦井綜合防塵系統的改進，有效降低了井下各作業地點的粉塵濃度，從而為現場作業人員創造了良好的作業環境，并且也可避免因粉塵集聚而引發爆炸的危險隱患。

4 結語

通過對大平煤業礦井采掘工作面綜合防塵系統優化改造升級，可以得出如下結論：

1）通過對轉載噴霧、防塵水幕、采煤機外噴霧、掘進機外噴霧進行改造后，對改造前和改造后的每處效果進行對比：在3111 綜采工作面司機位改造前80 mg/m3改造后16 mg/m3，降低75%。3111 綜采工作面回風順槽距工作面迎頭120 m 處改造前40 mg/m3改造后8 mg/m3，降低80%。3113 運輸順槽掘進機司機位改造前70 mg/m3改造后17.5 mg/m3，降低75%。3113 運輸順槽掘進工作面距迎頭100 m 處改造前35 mg/m3改造后10.5 mg/m3，降低70%。

2）通過對降塵效果的論證，采掘工作面綜合防塵系統優化改造升級后，降塵效果綜合提高70%，可為今后礦井粉塵綜合治理提供經驗借鑒。

3）通過對礦井防塵系統的改造，有效降低了工作面的粉塵濃度，創造了良好的采掘作業環境，有效保障了職工的身體健康，與市場同類產品相比較每套節約成本10 萬元左右，經濟上累計為礦井節約300 萬元以上。