屯兰矿采掘工作面粉尘危害及综合防尘措施探讨

2022-01-20贾志杰

煤矿现代化 2022年1期

贾志杰

（西山煤电（集团）有限责任公司职业病防治所，山西太原 030053）

0 引言

粉尘广泛存在于煤矿的各个生产环节，是威胁煤矿职工的生命及身体健康的常见危害因素之一。由于煤矿井下生产环境相对比较封闭，空气的流动性较差，采煤、掘进、放煤、打眼、支护、煤炭运输等环节均会产生大量粉尘，严重危害煤矿职工的身体健康[1]。

对煤矿粉尘的危害主要分为以下2 个方面:①煤灰具有强烈的自燃性和爆炸性。煤尘的爆炸是目前我国煤矿发生的安全事故中最为严重的自然灾害之一,与传统的瓦斯爆炸相比,煤尘的爆炸强度和受到影响的范围都更大、破坏能力也更强,造成的社会经济危害也就更严重。据初步统计,2000 - 2019 年,我国连续发生了煤尘爆炸等火灾事故共16 起,总计导致500 多人伤亡；②煤尘可致人员尘肺病。在煤炭行业中，尘肺病是一种出现较多的职业病，比起瓦斯爆炸，它所具有的影响力更强，并且对人体健康造成伤害，潜在的危害性更为严重。据统计，我国每年因尘肺病死亡的人数是矿难和其他工伤事故死亡矿工数量 6 倍之多[2]。

1 矿井概况

屯兰矿为西山煤电（集团）有限责任公司下属的一座特大型现代化矿井，该矿位于古交市，距古交市城区大约6 km，距离太原市约60 km，行政区划属古交市。

该矿于1997 年10 月进入试生产，2002 年10月正式生产,2004 年矿井产能增加为500 万t/a。屯兰矿现已开采10 多年。

屯兰矿现有职工人数为2 825 人，其中接触粉尘的人员为2 301 人。

2 屯兰矿近15 年尘肺病发病趋势分析

屯兰矿现有尘肺病人共84 人，其中采煤工24人，掘进工41 人，采掘工作面尘肺病人占比77.4%。从2004-2021 年共诊断出尘肺并人84 例，其中2008-2018 年共诊断出73 例，占比86.9%。屯兰矿2006 - 2021 年15 年尘肺病发病趋势分布如图1 所示。

由图1 可知，2008 年之前共诊断出尘肺病4例，究其原因可能为2002 年矿井正式投产，工人接触粉尘的工龄较短；另一方面可能为早期企业对职业健康体检的重视不足，导致体检率不足，未能及时发现早期尘肺病例，2008 - 2018 年10 间年共诊断出73 例，主要原因为劳动者接尘时间的增加及煤矿开采的加大；另一方面企业对健康体检逐渐重视，体检率的提高及诊断技术的提高，导致职业病人呈现爆发趋势，2019、2020、2021 年 3 年尘肺病人呈下降趋势，说明近几年矿井对职业病防治的重视程度日益加强，职工的个人防护意识也随之加强。

图1 2006-2021 年15 年尘肺病发病趋势分布图

3 采掘工作面常规防尘措施分析

本次对屯兰矿采掘工作面现有粉尘防护措施进行了调查。

3.1 18405 综采工作面现采取的防尘措施

1）用瓦斯抽采钻孔进行煤层注水，本次监测时段，综采工作面未进行煤层注水。

2）工作面配备了2 台BPW516/16 型喷雾泵，喷雾泵为采煤机提供压力保障，现场采煤机内外喷雾压力满足要求、内喷雾部分有堵塞。

3）液压支架每架前后均设置有1 个喷嘴，破碎机上方安装有密闭罩，内设置有喷雾装置。

4）综采工作面回风顺槽共安设3 道风流净化水幕，采用风水联动装置，雾化效果良好。

5）回风顺槽距工作面15 m 处安设GCD1000(A)型粉尘传感器，在线接入矿井监控系统，报警值设为4 mg/m3。

6）运输顺槽机尾、机头设有自动喷雾降尘装置。

7）综采工作面防尘进水管路中设置有水质过滤器。

3.2 18406 综掘工作面现采取的防尘措施

1）掘进机设置有内外喷雾装置，但掘进工作面未设置加压喷雾泵，喷雾压力不满足要求，掘进机内外喷雾雾化效果较差。

2）18406 综掘工作面未设置湿式除尘风机。

3）掘进巷道共安设有2 道风流净化水幕，采用风水联动装置，雾化效果良好。

4）掘进工作面回风侧安装有粉尘传感器，在线并入矿井监控系统，报警值设为4 mg/m3。

5）运输顺槽机尾、机头设置有自动喷雾装置。

6）工作面防尘进水管路中设置有水质过滤器。

按照《煤矿安全规程》、《国家安全生产监督管理总局第73 号令》[3]的相关规定,对屯兰矿现场采掘工作面防尘措施不符合项提出了整改意见：①综采工作面应严格按照注水规程及防护设施设计进行煤层注水；②保证采煤机的内外喷雾能正常使用；③掘进工作面应增设高压喷雾泵，保证掘进机内喷雾压力不小于2.0 Pa，外喷雾压力不小于4.0 Pa[3]。

4 采掘工作面粉尘监测情况分析

2021 年4 月，对屯兰矿进行了初步现场调查及粉尘现场监测，本次采用定点短时间采样方法对18405 采煤工作面5 个工作点的呼尘浓度进行了检测，对18406 综掘工作面4 个工作点的呼尘浓度进行检测。工作场所粉尘（呼尘）浓度检测结果见表1。

表1 工作场所粉尘(呼尘)浓度检测结果

由表1 可以看出，该矿综采工作面采煤机司机操作位、转载破碎机处、掘进工作面掘进机司机操作位、打眼工作地点、运输顺槽皮带尾部共5 处作业地点的呼尘浓度不符合《工作场所有害因素职业接触限值第1 部分：化学有害因素GBZ2.1-2019》中职业接触限值的要求[4]。

2021 年4-5 月，屯兰矿对防尘措施不符合项进行了整改，对屯兰矿整改后粉尘进行了复测，监测结果整改前后对比如图2 所示。

图2 屯兰矿粉尘监测结果整改前后对比图

由图2 知，整改后，现场粉尘浓度得到明显改善，采煤工作面经过煤层注水，掘进工作面增设高压喷雾泵后，粉尘浓度可降低至50 %左右，但采煤工作面采煤机司机处、转载破碎机处、掘进机司机处、打眼工作点、带式输送机尾部粉尘浓度仍然超标。

5 采掘工作面综合防尘技术探讨

5.1 综采工作面粉尘防治技术

采用常规粉尘防治措施后，综采工作面粉尘仍然存在超标情况，针对现有防尘技术的不足，国内有关学者提出了综采工作面尘源局部雾化封闭除尘技术，该技术主要包括采煤机喷雾优化、液压支架喷雾的优化以及文氏负压二次降尘装置、采煤机湿式除尘器等。将采煤机区域与液压支架区域视作2 个既相互联系又相对独立的局部区域：一方面是针对采煤机的区域, 通过使用采煤机的湿式除尘器和采煤机喷雾构筑局部的雾化空间进行封闭截割煤尘逸散的区域, 并有效地抑制截割时在湍流和风力扰动下由于偏移风流向人行道的偏移或减慢其在人行道中的偏移积分速度, 从而有效地抑制了人行道中的煤尘污染情况持续恶化；另一方面，针对液压支架区域通过文氏负压二次降尘装置在人行道中形成的负压流场，能够有效吸附留于呼吸带高度的移架煤尘，并将其喷射至液压支架区域的局部雾化封闭空间，从而缓解人行道中的煤尘污染状况［6］。

5.2 综掘工作面粉尘防治技术

综掘工作面采用常规防尘技术后，粉尘仍然存在超标情况，国内学者［7］研发了由轻质三向旋流风幕装置、高效湿式除尘风机、增润剂定量添加装置等构成的综掘工作面高效小型化风雾双幕协同增效控除尘成套技术装备，攻克了水雾幕受高速轴向压风流影响不易成型的难题，实现了掘进机截割粉尘先由水雾幕包裹捕集，然后逃逸粉尘再由三向旋流风幕与除尘风机等有效控除的突破。成套装备具有安装简便、移动快捷、适应性强等优点，满足了我国不同类型巷道快速掘进的需求[2]。