综采工作面通风防尘技术应用分析

魏王兵

(山西煤炭运销集团阳城四侯煤业有限公司，山西 晋城 048100)

1 概述

山西煤炭运销集团阳城四侯煤业有限公司3108工作面位于位于矿井北部一采区，东侧为3103采空区，西侧为3105采空区，北侧为矿井边界保护煤柱，南为一采区三条大巷。

3108工作面走向长度为650 m，倾向长度为160 m，工作面回采煤层为3#煤层，平均厚度为3.7 m，工作面煤层为黑色—灰黑色，半亮—光亮型煤，玻璃—似金属光泽，条带状结构，层状构造，阶梯状、贝壳状断口，条痕灰黑色，裂隙不发育，为光亮型煤。

3108综采工作面采用“U”形布置方式，3108进风顺槽用于进风、供电、供水、供液、运煤及排水；3108回风顺槽用于回风、辅助运输物料及排水；3108回风顺槽辅助运输巷主要用于安装期间的设备运输。

2 工作面防尘现状及问题分析

2.1 回采前期工作面防尘现状

截止2019年12月3108工作面已回采120 m，工作面回采前期主要通过喷雾洒水的方式进行降尘措施，在转载点、工作面支架处以及机尾处分别安装了一道防尘水幕；该水幕主要由喷头、喷头固定杆、直径为30 mm静压水软管等部分组成；静压水软管与工作面内直径为108 mm钢制主静压水管连接；工作面回采时人工打开阀门进行工作面降尘处理。

2.2 问题分析

1) 自动化水平低：3108工作面回采前期采用的传统喷雾降尘技术措施，不仅自动化水平低，而且劳动强度大，每班需安排专职3～5名人员进行防尘施工，大大增加了工作面劳动成本费用。

2) 装置故障率高：由于工作面回采期间粉尘浓度高，采用喷雾洒水降尘时受粉尘及工作面腐蚀性物质影响，导致喷雾洒水装置经常出现故障，主要表现在喷头堵塞严重，喷头腐蚀损坏等，从而降低了降尘效果[1]。

3) 降尘效果差：由于受工作面风流影响，采用喷雾洒水时喷雾颗粒在高速风流作用下集聚性差，降低了喷雾颗粒对粉尘颗粒的吸附作用，达不到预期降尘效果；通过对工作面回采前期粉尘浓度监测发现，工作面喷雾降尘后粉尘浓度仍高达180 mg/m3，工作面能见度不足10 m。

3 工作面综合降尘措施

3.1 安装挡风帘

1) 为了防止皮带巷的风流向采空区流入，在采空区安装导风帘能够使新鲜风流在工作面拐弯，从工作面支架一侧通过，最大限度的增加了工作面的风量[2]。

2) 在人行道安装导风帘能够将支架柱腿的新鲜风流导向工作面，通常导风帘安装在3#支架，采煤机在下切口时可以通过导风帘控制含尘风流。

3) 在采煤机机身上安装纵向风幛, 风幛材料选用废旧胶带制作，可以按照采煤机的尺寸设计。

4) 切口风帘安装在皮带巷转载机与工作面采空区向推进方向1.5 m处。当采煤机在皮带巷头部进行割煤时，切口风帘能够将引导新鲜风流绕过采煤机滚筒。虽然这种方式生效时间较短，但在工作面采煤机多次循环割煤后，导向风流的效果非常好[3]。根据采煤机的推进距离，每割两刀需重新安装一次风帘，如图1所示。

图1 综采工作面切口风帘安装平面示意图

3.2 优化通风系统

由于皮带巷胶带运输机的运输方向与上行通风风流的方向相反，这就造成转载点的煤尘在掉落时会被吹起，增加了工作面的粉尘浓度，而采用下行通风能够将工作面的粉尘带出，这样就降低了粉尘对工作面的二次污染[4]。因此可以采用下行通风代替上行通风,但是采用下行通风需满足以下条件：

1) 采用下行通风后皮带巷处于回风中，皮带巷的温度、湿度及粉尘浓度均为比较高，因此在日常生产时，需通过洒水及喷沫的方式进行降温，同时安排专人加强机电设备的检修，发现问题及时处理。

2) 调整整个矿井的通风系统，使工作面与矿井通风系统协调；同时在煤与瓦斯突出的工作面严禁使用下行通风，因此采用下行通风需慎重。

3.3 安装自动化防尘设施

1) 顺槽暗转旋转水幕：为了提高喷雾洒水降尘效果，减少顺槽粉尘进行工作面，可在工作面运输顺槽安装两道旋转喷雾洒水装置，间距为300 m，该装置优点是通过喷雾洒水在防尘网中形成水帘，从而彻底阻挡粉尘颗粒，降尘效果好，而且降尘后的污水可再次利用，减少工作面静压水流失。

2) 采煤机安装泡沫抑尘装置：在采煤机前后滚筒截割部处各安装一道泡沫抑尘装置，代替传统的洒水装置；该装置通过泡沫生产器可产生高浓度黏性泡沫颗粒，可对粉尘颗粒进行有效吸附，大大提高了降尘效果；同时解决了传统喷雾洒水时工作面积水量大、设备损坏严重、标准化质量差等技术难题。

3.4 其它防尘措施

1) 由于矿井对风量需求大，增加风量会造成巷道的实际风速大于最优排尘风速。因此可以采用增加巷道断面，特别是增加转载点的断面，能够对粉尘起到很好的除尘效果[5]。

2) 由于井下巷道的位置、设备及规格已经固定，因此在人员聚集作业或工作面浮尘浓度较大的区域安装一些简易的防尘设备，对改造工作面的环境、减少人员伤害具有较好的作用。

3) 如能够在原有的除尘基础上，根据具体条件对通风参数及设备重新考虑,能够对综合防尘起到很好的效果。比如在综采工作面使用E型、W型来代替原有的U型通风系统。

4 结语

山西煤炭运销集团阳城四侯煤业有限公司3108工作面在后期回采中采取综合防尘措施后，经过半年的观察发现除尘效果有了很大的改善，综采工作面的粉尘浓度控制在40 mg/m3以下，大大提高了人员的工作环境质量，保证了工作面安全快速回采，取得了显著应用成效。