东曲矿28810综采工作面综合防尘技术实践

单晓树

摘 要：针对东曲矿28810工作面粉尘浓度过大问题，基于现场实测，对工作面粉尘浓度分布情况进行分析，提出以喷雾、煤层注水、安装隔爆水袋为主的综合防尘技术措施，并应用于现场。实践表明：实施综合防尘技术措施后，综采工作面煤尘浓度下降80%左右，效果明显，作业环境得到较好改善。

关键词：综采工作面;喷雾;煤层注水;隔爆水袋

煤尘是煤矿常见的五大灾害之一，严重影响矿井安全生产。如何消除粉尘危害，成为矿井安全生产的重任。东曲矿28810综采工作面位于+860水平八采区8#煤层，属于Ⅲ类不易自燃煤层，煤层绝对瓦斯涌出量40m3/min，煤尘具有爆炸性，爆炸指数为17.57%。现场监测粉尘浓度高，对矿工身体健康造成严重危害。

1 工作面概况

28810综采工作面地表位于麻坪岭村庄东南，停产线附近地面有季节性河流穿过。该工作面北西方向为已形成的28808工作面，皮带顺槽外侧南东方向为白家山断层，切眼南西方向为八采区边界回风巷，北东方向为大巷保护煤柱。28810综采工作面所采8#煤层结构简单，8#煤组厚度在3.53m～5.89m之间，平均厚度4.65m，8#上煤厚度在0.39m～1.10m之间，平均厚度为0.67m;8#煤厚度在3.14m～3.57m之间，平均厚度为3.24m;8#上煤与8#煤夹矸为泥岩普氏硬度为2，厚度在0.07m～1.71m之间，平均厚度为0.74m;8#上煤直接顶为泥灰岩，厚度约为0.76m，普氏硬度为7，不易垮落。煤层厚度变化不大，属稳定煤层。工作面走向长度1099～1038m，倾斜长为200m，轨道顺槽和皮带顺槽巷道断面均为22m2，切眼断面为36m2。工作面采用“U”型通风系统，轨道顺槽进风，皮带顺槽回风，工作面风量为3188m3/min。

2 工作面粉尘浓度分布规律

现场监测，在未采取防尘措施前提下，在综采工作面距煤壁1.8m处，电线槽内侧呼吸带高度布置采样点，采用AKFC-92A粉尘采样仪进行采样称重，得到顺风割煤、逆风割煤两种工况下的粉尘浓度沿程分布情况，如图1、2所示。

图1   顺风割煤粉尘浓度沿程分布图

由图1可知：顺风割煤时，粉尘浓度最高值得出现在采煤机下风向15～25m处，即前滚筒下风向10～20m处，最高全尘浓度为562.3 mg/m3，呼尘最大浓度为350.4mg/m3;后滚筒上风向10m处粉尘浓度较大，受移架影响，在采煤机中部粉尘浓度达到第一个峰值，下风向20m后粉尘浓度迅速下降，30m以后粉尘浓度降到200mg/m3以内。

图2   逆风割煤粉尘浓度沿程分布图

从图2可知：逆风割煤时，煤块在下落过程中产生的大量粉尘在随风流漂移过程中迅速渐扩散至整个工作面，采煤机下风侧约10m位置处粉尘浓度最高，全尘为660.7mg/m3，呼吸性粉尘为356.4mg/m3;自采煤机后滚筒下风向10m处往后，粉尘浓度又开始逐渐减小，大粒径的粉尘在此过程中逐渐沉降、被捕集，30m位置处粉尘浓度降到250mg/m3左右。

3 综合防尘技术措施

3.1 喷雾洒水

①工作面采煤机安装使用内外喷雾装置，并实现采煤机与清水加压泵的联动，内喷雾装置的工作压力不得小于2 MPa，外喷雾装置的工作压力不得小于4MPa，确保喷雾能覆盖全滚筒，回采期间降尘剂使用量不得少于0.04kg/t;②工作面安装使用架间自动喷雾装置，设置一趟静压洒水管路并贯穿整个工作面，每隔20m留设1个三通阀门，同时每隔10个支架设置1个洒水软管。并在转载机等各转载点安装喷雾装置;③在皮带顺槽、轨道顺槽距工作面30m处、距巷道口50m处以及回风联络巷内共安装7道风流净化水幕，使水幕能覆盖全断面。且在回风顺槽距工作面30m处、距巷道回风口50m处的净化水幕的下风侧0.8m处设置一道捕尘网。各作业地点定期洒水灭尘，同时，在皮带和轨道顺槽每隔100m安装三通阀门，确保系统正常。

3.2 煤层注水

沿着工作面轨道顺槽打钻孔，采用超前注水的方法进行煤层注水，增加煤体湿润性，选用动压注水方式，孔深15m，孔深134m，采用2根4′钢作为封孔器，封孔长度为8m，封孔器前后两端采用麻袋+聚胺脂卷缠法封至少800mm，中间部分采用注浆泵压注聚胺脂进行封堵，相关的注水参数如下。

3.2.1 单孔注水量Q

采用公式计算：Q=K·L·B·H·γ·q。式中：K-系數（包括漏水及钻孔前方煤体吸水），取1.1;L-钻孔长度，取L=134m;B-钻孔间距（湿润煤体的宽度），15m;H-煤层厚度，取采高H=4.2m;γ-煤的密度，γ=1.37t/m3;q-吨煤注水量，取q=0.01m3/t。计算得出单孔注水量为128m3。

3.2.2 单孔注水流量

采用小流量长时间注水方法以使得煤体得到充分湿润为准则，单孔注水流量取2.29m3/h，通过分流器控制每个钻孔的流量，使各注水钻孔的注水量基本相同。

3.2.3 注水压力

注水压力反映了钻孔的注水阻力，主要与煤层的透水性及瓦斯压力有关，参考相关文献中的实践经验，煤层动压注水情况下，注水压力应符合以下条件：（1.2～1.5）Pw≤P≤Pr 式中：P-注水压力，MPa;Pw-煤层中瓦斯压力，MPa;Pr-上覆岩层压力，MPa。结合该矿实际，28810综采工作面煤层注水压力选用15MPa。

3.2.4 注水时间T

单孔注水时间T（小时，h）取决于钻孔单孔注水量和单孔注水流量，按T=Q/V.实际按每天两个班注水，每天注水时间不少于18h计算，得出注水的天数：Td=T/18，计算得出我矿在钻孔间距为15m时的注水时间为3天，同时注水的钻孔数量为5个。

3.2.5 注水系统

注水系统由煤层高压注水泵或脉冲注水泵、自动控制水箱、SGS型双功能高压水表及截止阀等组成。

3.3 安装隔爆水袋

为预防粉尘爆炸时的爆炸威力，在皮带顺槽、轨道顺槽分别安设5组隔爆水袋，水量按巷道断面计算，巷道断面为22m2，辅助水量消耗按200L/m2计算，则水量为4400L，每组标准：按照1.2～3m的排距共安装22排水袋，每排5袋，共吊挂水袋110个，每个隔爆水袋水量为40L。

4 效果分析

顺风割煤情形下，选取离采煤机中部5m、15m、25m、35m位置设置测点，对实施综合防尘措施前后的粉尘浓度进行测试。实施防尘措施前，四个测点的全尘浓度在224～536mg/m3之间，呼尘浓度在86～267mg/m3之间;实施防尘措施后，四个测点的全尘浓度在53～136mg/m3之间，呼尘浓度在16～61mg/m3之间。实施综合防尘措施后，工作面粉尘浓度均得到显著降低，全尘和呼尘的除尘效率均达到75%左右，且呼尘的除尘效率略高于全尘。

5 结语

随着，煤矿生产效率不断提高，产尘量加大，如何科学治理粉尘，仍需研究。通过28810综采工作面实施以喷雾洒水、煤层注水、安装隔爆水袋为主的综合防尘技术措施，有效降低了工作面粉尘浓度，改善了作业环境，保证工作面的安全回采。