王楼煤矿无尘化矿井建设实践

2018-05-31刘长富王艳艳刘遵利

中国煤炭 2018年5期

刘长富王艳艳王斌刘遵利

(1.山东能源临沂矿业集团有限责任公司，山东省临沂市，276017；2.山东鼎安检测技术有限公司，山东省济南市，250000；3.山东东山王楼煤矿有限公司，山东省济宁市，272065)

矿井粉尘主要来源于采掘一线和喷浆地点，如果工人长时间接触容易引起尘肺病。尘肺病具有发作周期长、隐蔽性强、伤害性大等特点，早期不容易引起人们的重视，因而被称为煤矿工人的“隐形杀手”。通过大量的调查和统计得出，尘肺病引起的矿工致残、致伤和死亡事故远远超过其它事故。因此，通过加大资金投入，强化职工培训和管理，开展矿井粉尘综合防控技术的研究工作，通过技术创新和装备升级推进无尘化、示范化矿井建设进程以提高矿井的综合防尘和控尘能力，对于保护煤矿职工健康安全意义深远。

1 矿井粉尘防治现状

王楼煤矿作为现代化高产高效矿井，采掘工作面多，机械化程度高且产尘量大，由于通防管理人员较少，监察和管理难度很大。另外，生产一线防尘工作理念相对落后，“重生产、轻防尘”思想严重，针对防尘工作开展不利。自从矿井正式投产以来，在采掘工作面中始终存在着比较突出的问题。

1.1 采煤工作面粉尘防治现状

(1)采煤机割煤时产尘量较大。由于采煤机滚筒截割煤体时转速快，产生的粉尘多，现有的采煤机内、外喷雾不能完全对尘源进行控制，造成采煤机下风向地点粉尘浓度严重超标。

(2)工作面架间喷雾降尘效果较差。架间喷雾不能完全覆盖工作面全断面，大量粉尘未能得到捕捉，降尘效果较差。

(3)回风巷净化水幕防尘效果较差。回风巷安设了3道手动净化水幕，需要人工开启，在工作面生产后，经常出现人为忘记开启的情况，并且净化水幕不能完全覆盖巷道全断面，在巷道顶板处存在防尘死区，造成回风巷粉尘浓度较大。

(4)沿空留巷喷浆地点粉尘浓度较大。喷浆机工作时，喷浆机上料口为重要产尘区域，由于水射流除尘风机安装位置距离喷浆机较远且形成的负压小，大部分粉尘得不到捕捉。喷浆机出料口由于水压和气压的作用，引起大量水泥尘悬浮，造成喷浆地点下风侧粉尘浓度较大，仅仅通过在喷浆地点下风流位置安设2道手动净化水幕，降尘效果较差。

(5)采煤面进风巷安设带式输送机由于转载点的存在，造成进风巷污染。

1.2 掘进工作面粉尘防治现状

(1)综掘机截割时产尘量较大。综掘机炮头截割煤岩体时产生大量的粉尘，且岩尘多于煤尘。通过掘进机内、外喷雾和除尘风机进行降尘，只能灭尘60%，巷道回风流中的粉尘浓度仍然严重超标。

(2)回风流净化水幕捕尘效果较差。距掘进迎头50 m范围内安设了3道手动净化水幕，在生产中也经常出现人为忘记开启的情况，即使开启水幕，其降尘效果也不理想。

(3)喷浆地点粉尘浓度较大。锚喷巷道喷浆地点水泥尘超标严重，水射流除尘风机和净化水幕降尘能力严重不足。

2 无尘化矿井建设基本策略

无尘化矿井建设是以降低生产中一次尘源产生的，并能做到及时对二次尘源进行控制，减少职工面临的粉尘危害，尽最大可能为职工创造良好的劳动条件为目的。无尘化矿井建设工作牵涉的部门广、人员多、工作量大且协调困难，需要从全矿的角度出发，统领全局，因此必须做好以下工作。

2.1 加强职工培训，提高人员素质

定期对职工进行培训，让职工清楚了解职业病的危害及其防治方法，提高工人素质，从“要我健康”向“我要健康”思想转变，彻底改变煤矿工人原来的“防尘无所谓”的态度。

2.2 完善矿井防尘规章和制度

必须建立完善和明确的规章制度，明确各单位的职责，确保防尘工作有章可循，有据可依。矿井先后制定了《综合防尘措施及管理制度》、《防尘设施管理制度》、《巷道粉尘冲刷管理制度》、《粉尘测定制度》、《综合防尘检查制度》、《综合防尘考核办法》、《采煤工作面防尘补充管理规定》、《掘进工作面防尘补充管理规定》和《煤层注水制度》9个粉尘管理制度，明确了各部门、各岗位及各类人员的井下防尘责任。

2.3 完善矿井防尘系统，加强管理、维护工作

建立地面静压和井下动压两套防尘供水系统，并实现及时切换，完善矿井防尘水的供给保障。在建立和完善防尘系统过程中必须高标准、严要求，严格按照有关规定施工，杜绝偷工减料、豆腐渣工程出现。本着“谁使用，谁负责”、“谁属地，谁管理”的原则，划分防尘责任区域，做到每个工作面、每条巷道、每处硐室、每根管路、每个阀门都明确到具体的单位和人员负责。

2.4 制定粉尘防治计划

根据矿井采掘计划，通防科每年底制定来年矿井综合防尘计划。年度防尘计划要明确矿井总体防尘工作目标，矿井无尘化建设的标准、思路、步骤、防尘资金及设备投入等。

2.5 加强粉尘检测

配齐专职测尘员并做到持证上岗，建立专门的粉尘化验室，配备足够的CCHZ-1000全自动粉尘测尘仪、AKFC-92A矿用粉尘采样器和AKFC-92G个体粉尘采样器。测尘人员按照通防科每月编制的粉尘测定计划开展工作，所有检测数据记录准确并形成报表，报通防科一份，自己存档备案一份。通防科对检测不达标的单位进行通报、处罚，并责令其整改。每季度委托有资质的职业病防治所对矿井进行粉尘浓度测定，并出具粉尘测定报告。

2.6 加强管理、监督、考核工作

加强防尘管理，力争达到眼看无尘、手摸无灰。加强考核，严格责任追究和奖励，将粉尘防治工作纳入通防一票否决范围内，对于工作拖拉、疏忽的单位和个人，根据情节轻重进行处罚，并取消年度内的任何评奖资格；对于工作积极、成果显著的单位和个人，进行奖励和表彰。

2.7 推广使用防尘新技术、新设备

加大安全投入，不断采用更加先进的技术、工艺和装备，提高综合防尘能力。对于个体防护，必须配备高效防尘用具。

2.8 鼓励科技创新工作

鼓励一线职工的创新工作，对通过小改小革简化防尘工艺、改善防尘效果、降低防尘成本的单位和个人进行物质奖励。

3 无尘化矿井综合防尘措施

无尘化矿井的建设以消除井下粉尘为目的，既要对矿井主要产尘点进行控制，也不能放松对局部产尘点的防治，综合防尘技术的选择应本着简单方便、安全高效、技术先进的原则。按照矿井产尘地点的不同，防尘工作可分为矿井进风巷道、采煤工作面和掘进工作面综合防尘三大部分。

3.1 矿井进风巷道综合防尘

(1)矿井主要进风大巷、采区进风巷安装净化风流的雾雨喷雾，喷雾覆盖巷道全断面，并实现定时、自动喷雾功能。

(2)矿井主要进风巷、采区上(下)山、主要运输大巷要按照规定冲刷灭尘。

(3)矿车送水泥时必须使用防尘罩进行全封闭，杜绝粉尘产生。

(4)各转载点安设封闭式控尘罩，限制粉尘扩散；控尘罩内安设自动喷雾灭尘，并与带式输送机联动。

3.2 采煤工作面综合防尘

(1)工作面采前实施煤层注水降尘措施。切眼采用短壁静压注水方式，两巷采用长钻孔动压注水、静压补水方式。注水工作必须建立管理台账，并标注注水地点、时间、钻孔个数、钻孔深度和注水量等参数。煤体含水率采用KS-100型煤层水分测定仪测定，当煤体含水率大于4%时，注水工作结束。

(2)采煤机进水管路上安装水电闭锁装置。当无水或水压不足时，能够自动切断采煤机电源，确保在开启采煤机内、外喷雾后才能启动煤机。

(3)综采工作面安装2台zpz127-z大流量自动高压喷雾降尘装置，额定工作压力大于8 MPa，最大压力为15 MPa，一备一用，并实现与采煤机的联动，强化对一次尘源的控制。

(4)采煤工作面每隔5个支架安设一组架间光电自动喷雾，液压支架安装自动喷雾装置，降低工作面回风流粉尘浓度。

(5)采煤工作面回风巷净化水幕实现自动、联动。距工作面出口50～100 m范围内增设1道覆盖巷道全断面的自动控制捕尘网，上风侧安设喷雾装置，并与采煤机联动。捕尘网结构如图1所示。

(6)加强个体防护。采煤工作面所有人员配备3M3200或DR28SU2W新型高效除尘口罩，并规范使用。

(7)沿空留巷需喷浆时，在喷浆机上料口安装电动除尘风机与叶片式吸尘罩除尘系统。通过除尘风机在喷浆机上料口实现负压将粉尘吸入吸尘罩，然后通过喷雾和纱网捕捉除尘，形成泥水后流出尘。喷浆机出料口下风侧50 m范围内安设2道能够覆盖巷道全断面并与喷浆机联动的净化水幕。

(8)试验湿式喷浆工艺。引进PTS6新型推链式湿式混凝土喷射机，并对其降尘效果进行研究。

(9)加强工作面两巷粉尘冲刷工作。进风巷距工作面50 m范围内，回风巷距工作面100 m范围内每班洒水冲尘一次，其它地点每天洒水冲尘一次。

3.3 掘进工作面综合防尘

(1)半煤巷掘进工作面迎头实施煤层短壁快速注水，降低生产时粉尘产量。注水设备配备两套，一备一用，确保正常使用。短壁快速注水见图2。

图2 短壁快速注水示意图

(2)综掘机进水管路上安装水电闭锁装置，确保生产时内、外喷雾的正常使用。

(3)综掘面采用KCS-500D大功率湿式除尘风机，配合康达风筒涡流控尘装置或者阿基米德旋流器(覆壁风筒)，强化对掘进迎头一次尘源的防治。

KCS-500D除尘风机工作原理为：含尘空气被吸入除尘器后，与叶轮雾化产生的水汽融合，形成泥水和尘雾，气流夹带泥水、尘雾至除尘箱的捕尘器位置，粉尘被捕捉并形成泥水，未形成水的水雾在气流的夹带下行至除雾器，被除雾器搜集并形成水滴，形成的污水在除尘箱底板上流出除尘箱。除尘风机结构示意图见图3。

图3 除尘风机结构示意图

康达风筒涡流控尘装置工作原理为：将正压供风进行分流，一部分继续吹向迎头起到稀疏粉尘和有害气体的作用，另一部分从风筒的侧出口沿巷道壁流出，随即产生螺旋风流，螺旋风流沿巷道周壁旋转，横截整个巷道断面，随着旋转向前推移，压向掘进迎头，将含尘气流封闭在迎头，并不断地被吸入除尘器的进风口内，使含尘气流无法向外漫延，实现对粉尘的捕捉、控制。风筒及设备布置见图4。

1-掘进机；2-康达风筒；3-除尘器；4-刮板输送机；5-转载机图4 风筒及设备布置示意图

(4)综掘机司机、喷浆工及全岩综掘巷道人员配备3M3200或DR28SU2W新型高效除尘口罩，综掘机司机在开机期间使用“氧吧”。

(5)掘进面回风流净化水幕实现自动、联动。50～100 m范围内增设1道覆盖巷道全断面的自动控制捕尘网，上风侧安设喷雾装置，并与综掘机联动。

(6)锚喷巷道采取潮料喷浆，应用电动除尘风机与叶片式吸尘罩除尘系统。同时在距离锚喷作业点下风流方向50 m内和喷浆机下风侧30 m内各设置1道覆盖巷道全断面并与喷浆机联动的净化水幕。

(7)各综掘工作面回风流安装粉尘浓度传感器，实现在线连续监测及粉尘超限喷雾降尘功能。

(8)加强掘进巷道粉尘冲刷工作。距迎头50 m范围内每班洒水冲尘一次，其它地点每天洒水冲尘一次；炮掘工作面在放炮前后对迎头30 m范围内进行洒水冲尘，装煤岩前洒水冲尘。

4 防治效果

通过强化培训和管理，革新防尘技术和装备，矿井粉尘防治工作取得了重大进展。经现场测定，采煤工作面一次尘源由原来的1442.6 mg/m3下降到1013.2 mg/m3，产尘量降低了29.77%；回风巷粉尘浓度由原来的103.1 mg/m3下降到32.5 mg/m3，降低了68.48%。掘进工作面一次尘源由原来的1104.3 mg/m3下降到852.1 mg/m3，产尘量降低了22.84%；回风流粉尘浓度由原来的114.7 mg/m3下降到34.2 mg/m3，降低了70.18%。

5 结论

针对王楼煤矿粉尘防治工作中存在的主要问题。通过无尘化矿井建设活动，强化培训和管理，完善制度，加强检测，推广应用封闭控尘、电动除尘风机与叶片式吸尘罩除尘系统、水电闭锁、捕尘网等多种新型防尘技术和装备，采、掘工作面一次尘源分别降低了29.77%和22.84%，回风巷粉尘浓度分别降低了68.48%和70.18%。矿井总体防尘面貌显著改善，保障了井下职工的身体健康。

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