宜兴煤矿井下粉尘综合治理技术实践

孙志超

（山西汾西宜兴煤业，山西 孝义 032300）

1 矿井概况

山西汾西宜兴煤业有限责任公司位于孝义市驿马乡高阜村，主采4#煤层。设计生产能力1.50Mt/a，矿井采用斜-立井开拓方式，开采水平为+670m，最大采深190m，平均煤厚2.2m。矿井属于高瓦斯矿井，煤层为不易自燃煤层，无爆炸性。根据矿井生产布局，矿井正常生产时为一个综采工作面和两个掘进工作面。工作面采煤方法采用走向长壁式开采。

2 宜兴矿粉尘来源分析

宜兴矿粉尘来源主要为：回采和掘进作业中各生产环节产生的粉尘；运输巷道转载点落煤时产生的粉尘；回风巷道风流中的含尘。

2.1 综采工作面的粉尘来源

综采面回采作业的割煤、移架、顶溜等工序产生了大量的粉尘，煤炭在转载和破碎过程中也产生了大量的粉尘。其中，采煤机组进行割煤是综采工作面最大的产尘点，产尘量占整个工作面总产尘量的60～70%左右，其次是移架和转载。

2.2 掘进工作面的粉尘来源

掘进面作业时掘进机割煤、转载、风钻打眼等工序产生了大量的粉尘。检测数据表明掘进机机组割煤作业是最大的产尘点，产尘量占整个工作面总产尘量的80～90%左右。

2.3 防尘工作的重点

通过对综采面回采作业和掘进面作业粉尘来源的分析可以确定宜兴矿防尘工作的重点，即做好综采工作面的采煤机组割煤处的防尘工作和掘进工作面掘进机组割煤处的防尘工作。

3 综采工作面的综合防尘技术

3.1 煤层注水降尘

宜兴煤业矿井结合井下15101工作面的实际情况，设计为单向孔注水方式进行煤层注水，钻孔直径为75mm，深度为80m，钻孔间距为25m，采用注水钻机动压注水，注水钻机型号为5BZ-2/16，注水压力为16MPa，封孔器型号为KSS-63，吨煤注水量达到0.015m3。通过对2017年1～3月份综采工作面粉尘情况进行分析，降尘效果相对明显。但要注意根据现场的孔径、孔深、钻孔间距、煤体的真密度以及煤层的自然含水率，计算出单孔的注水量，以确保能够达到预期的效果和目的。

3.2 洒水喷雾降尘

工作面使用的洒水喷雾主要包括有采煤机的内、外喷雾，支架安装的移架喷雾，以及工作刮板输送机、转载机、破碎机、运输机等各转载点的洒水喷雾，形成工作面全方位的洒水喷雾系统。采煤机的内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于1.5MPa。因此，针对机组的外喷雾，宜兴煤业在原有1个喷雾头的基础上，通过在管路上连接三通，将外喷雾的喷雾头又增加了2个，使喷雾雾化范围能够笼罩整个采煤机的滚筒，有效解决了割煤时的降尘问题，使得机组割煤时的降尘效果更加明显。

3.3 防尘罩降尘

防尘罩的制作与安装：用废弃的旧钢筋根据机头的尺寸焊接成一个框架，用旧胶带将三面进行覆盖固定后，安装至运输胶带的机头即可起到降尘的效果。在破碎机处也采用安装防尘罩的措施同时在两侧进行洒水喷雾能有效地控制粉尘。

3.4 净化水幕降尘

净化水幕一般是采用DN25的无缝钢管进行制作，在钢管上每隔200～300mm焊接一个喷雾头，最终形成一个整体的洒水喷雾装置，其工作原理和洒水喷雾相同。宜兴煤业在15101工作面内共安装了六道净化水幕，进、回风各三道，其中四道分别安装于进、回风巷道距工作面30m范围内，另外两道分别安装于进、回风巷道距巷道口10～15m的范围内。后期将净化水幕改为ZPH-127红外光控自动喷洒装置，增加了洒水降尘的能力。在净化水幕正常使用的情况下，通过对现场的粉尘进行测定，结果显示，工作面含尘风流经第一道水幕后降尘率为43～54%，经第二道水幕后降尘率为69～80%，经第三道水幕后，矿尘浓度只有0.94mg/m3，降尘率达到94%。

3.5 通风除尘

通风除尘效果要考虑工作面供风量的要求，考虑到煤、岩尘的二次飞扬问题。15101工作面按风量计算方法需配置风量为510m3/min，实际配置风量为743m3/min，风速为1.35m/s，风速和风量随着工作面的生产情况进行适当调节，保障达到最佳效果。

4 掘进工作面的综合防尘技术

4.1 湿式除尘风机降尘

宜兴煤业使用的湿式除尘风机的型号为KCS-300D-1型，于2017年2月底安装使用，通过对2017年l～3月份掘进工作面粉尘情况的对比，降尘效果相对明显。但是，当尘粒直径和密度小时，除尘效率明显降低。为了解决疏水性粉尘和细微粒子效率低的问题，可以往水中加入某些药剂来提高除尘效率。

4.2 爆破自动喷雾装置

对于井下的炮掘工作面，除了安湿式除尘风机进行降尘，还要根据爆破时的情况，安装爆破自动喷雾装置，利用爆破时感知炮声及冲击波，触发声控触控电路，打开电控阀门，对产生大量煤尘的区域自动喷雾，喷雾延时结束后自动停止喷雾。爆破自动喷雾装置结构主要由喷嘴、爆破喷雾主体、重锤、翻板及控制阀等组成。宜兴煤业使用的爆破自动喷雾装置的型号为KCS-250型，可以有效地起到降尘的效果。

4.3 局部通风机的选型

按瓦斯、二氧化碳涌出量、局部通风机实际吸风量、工作面最多人数、可使用炸药量分别进行计算，取其计算结果的最大值为局部通风机实际吸风量，计算结果498.5m3/min，通过最小风速和最大风速的计算结果与之对比，可满足掘进要求。根据计算的结果，掘进工作面采用FBD№6.0型局部通风机，双风机双电源，一备一用。风筒选用Φ600mm，长度10m/节的阻燃胶质风筒，接头采用反压边正向接头，风筒末端距工作面不小于5m。

4.4 水炮泥

爆破时水袋破裂，部分水借助于爆破产生的压力压入煤层裂隙中湿润煤体，部分水在高温高压下汽化，放烟后，温度降低，水蒸气冷却成雾滴，碰撞、湿润尘粒，从而达到降尘的目的。采用水炮泥比单纯用土炮泥时的矿尘浓度低20%～50%，尤其是呼吸性粉尘含量有较大的减少。水炮泥的塑料袋是用无毒、不燃的聚乙烯塑料薄膜热压成型的，有一定的强度。水袋封口是关键，目前使用的自动封口水袋。装满水后，和自行车内胎的气门芯一样，能将袋口自行封闭。

4.5 净化水幕、洒水喷雾和防尘罩

每个掘进工作面安装三道净化水幕，两道安装于巷道距掌面30m范围内，一道安装于巷道距巷道口10～15m的范围内。后期将巷道距掌面30m范围内的净化水幕调整为ZPH-127红外光控自动喷洒装置，增加了防尘的有效性。通过对现场的粉尘进行测定，结果显示降尘率达到81%。综掘工作面的掘进机安装有内、外喷雾装置，用于掘进割煤时的降尘。外喷雾系统因其工艺简单、安装方便，比较实用。缺点在于喷头离产尘点较远，降尘效果不佳，因此配合内喷雾装置一起使用。内喷雾装置的喷头布置在炮头截齿螺旋线上，随炮头一起旋转，能够在第一时间将粉尘灭掉，同时为截齿降温，具有良好的使用效果。转载点使用的防尘罩对落煤时产生的粉尘也有很好的抑制作用。

5 结语

（1）针对宜兴煤矿综采工作面的粉尘产生情况，采用了预先进行煤层注水降尘技术控制煤尘的产生，结合喷雾洒水等其它技术措施，使工作面的总降尘率整体达到90%以上。

（2）掘进工作面的掘进机在割煤过程中产生的粉尘，是掘进工作面最大的产尘源。采用湿式除尘风机兼有通风和除尘双重功能，结合机组内、外喷雾以及红外光控自动喷洒装置等，形成全过程的降尘网，使得掘进工作面降尘效果明显。

（3）炮掘工作面除使用了同综掘工作面相同的综合防尘设备和技术，还使用了爆破自动喷雾装置，通过爆破产生的声音促使爆破自动喷雾装置进行动作，对工作面现场进行自动洒水降尘，有效起到降尘的效果。