综采工作面综合防尘技术措施

潘雄胜

（山西阳城阳泰集团西沟煤业公司，山西 晋城 048106）

引 言

某煤矿井田面积13.82km2，矿井地质储量为11 523万t，可采量为9 214.3万t，设计生产能力为1.50Mt／a，服务年限44.5年，该煤矿主要采用斜井开矿的方式，包含了主斜井、副斜井和回风立井三部分。本文主要是以其中一个主煤层的回采面进行论述。该回采工作面上煤层的厚度在3m左右，属于中厚煤层，且结构相对较为复杂，含有2层夹矸层，夹矸层的厚度为0.25m～0.40m，工作面瓦斯的绝对涌出量和相对涌出量分别为4.23m3／min和0.68m3／min。煤层的爆炸风险较高，爆炸指数在20%以上。煤矿工作面应用综合机械采煤工艺，且在工作面的两侧设置大巷，将其作为回风槽和运输顺槽。再者，采用U型通风，由于5%为石炭系煤层，煤层发育缺乏稳定性，且带状破碎较为明显，在采煤机采煤和切割时煤尘量相对较高，挥发性极强，进而影响了采煤的能见度，采煤过程中可见区域较小。

1 传统工作面防尘措施及效果

就传统的综采工作面综合防尘技术而言，其多采用顺槽喷雾洒水措施、煤层注水以及机械喷雾洒水等措施，但事实证明，作面运行的过程中采用的传统防尘效果并未发挥出其应有的作用［1］。

1.1 工作面防尘措施

1）顺槽喷雾洒水。应将两个洒水装置设置于工作面的运输槽当中，在运输槽和回风槽上吊挂长约3m左右的水管，水管上安装洒水喷头，一般安装3个，喷头可喷出雾状水体，该操作能够有效减少回采当中的烟尘量。另外，工作面刮板运送机头、胶带输送机头和转载机头上均需设置防尘洒水管道，这样才能减少采煤过程中产生的灰尘。

2）煤层注水。工作面回采时，相关工作人员要在回风顺槽测的煤壁位置适量注水钻孔，要求钻孔深度为110m，相邻的注水钻孔距离控制在30m左右，采用高压水管进行注水作业。

3）机械喷雾洒水。结合限现场具体情况，在液压支架探梁的下方位置上设置相应的喷洒装置，这样在移动支架的过程中，即可完成洒水作业。同时在工作面作业中，采煤机上也应该设置相应的内外喷雾装置。割煤时需取多种措施保证除尘效果［2］。

1.2传统防尘效果分析

传统防尘的工作面风量为1 400m3／min，工作面平均风速为3.2m／s，其风量较大，风速较快，且在工作面顶板位置上均设置了液压支架喷雾装置，不过由于风流的影响，使得整体洒水效果并不十分明显，对于工作面高度在2m以下的降尘效果尤为不佳。

此外，工作面回采施工中，注水孔应当设置在回风槽当中，相邻钻孔的间距在30m左右，深度为120m，倾斜长度则为200m，钻孔深度和数量均无法达到既定的标准要求，使得回采作业中，存在较严重的煤尘侵扰，这不仅威胁着人们的身体健康，也破坏了工作面的环境。

工作面运行的过程中采用的传统防尘效果并未发挥出其应有的作用，工作面的平均灰尘浓度较大，且工作面能见度在10m以下。回采过程中，由于烟尘浓度较高，其能见度较低。所以，支架操作中前探梁会与煤壁发生磕碰和变形的问题，又由于采煤机割顶梁次数较多，采煤机截割的部位也会出现不同程度的损坏，进而降低企业的经济效益。

2 工作面综合防尘技术措施研究

传统回采工作面中使用的防尘效果达不到预定的标准要求，对人们的身体健康造成了严重的影响，而改良后的回采工作面，主要采用了泡沫抑尘、装置补尘、交错迈步式钻孔注水降尘等方式，大大强化了防尘效果。以下是对不同技术措施的设备组成、运行原理以及除尘效果予以简要分析，希望可以加强工作面的防尘效果。

2.1 泡沫抑尘技术措施

回采工作面中采用的泡沫抑尘装置主要是由泡沫分配器、半圆形喷洒机构、主机、压风管以及除尘器等几部分构成的。结构示意图，如图1所示。

工作面上设置两套泡沫抑尘装置，一套设置于前切割头上，另一套则设置于后切割头上。采煤机割煤时，应在放水管中加入适量添加剂，混合均匀后导入泡沫产生器当中，之后再将高倍数泡沫直接喷洒到烟尘源头上［3］。

装置运行中产生了大量颗粒，且颗粒较细，具有良好的黏附性，因此切割作业可在泡沫中完成。在切割过程中产生的烟尘可以直接被泡沫颗粒所吸附，有效降低了煤尘扩散速度，减少了污染的产生，提高了工作面的作业质量。

图1 MFD型矿用泡沫抑尘装置结构示意图

2.2 装置捕尘技术措施

传统的除尘措施很容易受到风流的影响，削弱整体除尘效果。基于此，技术人员通过不断的努力研究制定了自动循环水幕捕尘装置，该装置是由水帘、喷水装置、净水槽、污水槽、水泵以及进回水管路组成的，通过水泵将水槽中的水抽出，借助水帘，形成水幕，强化捕尘效果。污水入槽后可在短时间内沉淀，待其满足循环使用要求后，再一次进入水槽，确保水资源的循环利用［4］。

在回采工作面上，设置三个左右的自动循环水幕捕捉装置，分别安装在机头、机尾和工作面中间位置上，距离地面高度约3m左右，这样在工作面施工作业中，可及时开启捕尘装置，降低煤尘污染的影响。捕尘的过程中如出现水槽煤泥量超出正常水平的情况，则可及时采取有效措施进行控制和改进，快速替换水源。

2.3 交错迈步式钻孔注水降尘技术措施

由于原有的单孔注水方式无法达到降尘的具体要求，所以在设计施工作业中，采用了交错迈步式钻孔注水的方式。在回采工作面的顺槽壁位置上，设置了一排注水钻孔，并降低钻孔的深度控制在110m左右，第一个钻孔施工的位置与工作面的距离为25m，顶板之间的距离控制在1m左右。第二个钻孔与第一个钻孔之间的距离保持在50m左右，与顶板的距离加长到2m左右，以此类推，第三个钻孔与第二个钻孔的距离也要控制在50m左右，其与顶板的间距为1.0m。从上可以看出注水钻孔采用的是迈步式的设置方式。

在运输槽煤壁施工中，也应设置相应的注水钻孔，且将钻孔的深度控制在110m左右。第一个钻孔与工作面的距离约30m，与顶板的距离约为2m；第二个钻孔与前一个钻孔的距离在40m，与顶板的距离在2m左右，采用迈步式关注方式进行注水施工。在设置回风顺槽侧壁的上的钻孔时，与运输槽钻孔设置方式相似，不过需要采用交错布置的方式，以加强钻孔设置的合理性［5］。

工作面回采施工中，施工人员应向回风顺槽和运输顺槽的钻孔当中注入适量的水分，每次为4个孔注水，运输槽和回风顺槽的数量应保证在2个以上，且每次工作面的作业距离要控制在20m左右，采用该注水方式，可有效提高施工质量。

3 结语

对采煤工作面防尘措施和防尘效果进行了简要分析，并且结合实例分析了多种综合性的采煤工作面防尘措施，进而对措施的要点和原理进行了详尽的阐述，对工作面采用多种综合性的降尘措施后，取得了良好的效果。不仅烟尘量得到明显减少，工作面能见度显著提高，而且工作面烟尘浓度降低，工作面回采效率显著提高，以此全面加强了工作面的安全性，维护了施工人员的生命安全。