摘要：为解决综掘工作面粉尘产生量大的问题，本文针对西北某矿风巷掘进工作面粉尘防治方面的不足之处，根据各生产工序的产尘特点，提出了掘进面“三压带”分段注水等技术措施。通过现场试验，所运用的综合防治技术效果明显。

关键词：综掘工作面;粉尘分布;煤层注水;参数优化

1、前言

粉尘危害是煤矿生产的五大灾害之一。粉尘严重影响着矿工的身心健康。在煤矿，采、掘工作面是煤矿最主要的两大产尘源。一般综采工作面和机掘工作面在无防降尘措施时，工作面粉尘浓度高达2000mg/m3左右，甚至更大。采取一般单项降尘措施后粉尘浓度还会有1000mg/m3左右。粉尘引起的职业危害表现为矿工尘肺病。就目前的医学水平，尘肺病还是一种只可预防而不可治愈的“不治之症”，而预防的关键是作好防尘工作，防止在生产过程中粉尘飞扬。统计资料表明，全国煤矿目前统计的尘肺病和疑似尘肺病患者为100万人。因此，治理煤矿粉尘已迫在眉睫，刻不容缓。

2、工程概况

西北某矿风巷掘进工作面采用EBZ-160型综掘机综掘与炮掘相结合的掘进工艺，巷道长度864米，沿煤层掘进。煤层平均厚度2.4m，由亮型煤，半亮型煤组成，煤层顶底部由暗淡型煤组成，煤层有2-3层夹矸、夹矸层厚度在0.01～0.35米左右。具有煤尘爆炸性，但无煤层自燃发火倾向性。采用锚杆联合钢筋网支护，在顶板压力较大时，采用金属箱支护。金属箱用11#矿用工字钢制作。工作面供风量为287.5m3/min，采用FBDNO.5.6/22×11型局部风机。

3、综掘工作面防尘现状

通过现场调研，该综掘面粉尘防治的现状是：

（1）矿井为高瓦斯矿井，工作面供风量大，风速高;

（2）工作面在煤层掘进，该煤层具有含水量低（<1.72%）、煤层较软（f<1）的特点，另外工作面采用EBZ—160型悬臂式掘进机，割煤强度大，截割高度高（巷道净高3.0m），导致工作面产尘强度极大;

（3）工作面产生的高浓度粉尘在高风速条件下，割煤产生的粉尘迅速扩散和弥漫到整个作业空间;

（4）掘进机内、外喷雾、工作面断面喷雾、转载点喷雾采用井下静压水供水，但是静压水压力太低，仅在0.5MPa左右，喷雾不能有效的捕捉沉降煤尘，降尘效果不理想;

（5）按照作业规程要求，工作面应使用除尘风机，但是根据现场调研，工作面未见除尘风机。

（6）掘进巷道中的断面喷雾主要是手动开启，自动化程度低、喷雾使用效率低。

以上的问题，导致掘进工作风面作业空间粉尘浓度极大，已严重影响工人的身体健康，也给煤矿的生产带来极大的安全隐患。

4、综掘工作面防尘设计

4.1总体技术方案

通过该综掘工作面产尘特点的分析得出，该工作面煤层水分值平均1.72%，含水量低，掘进时截割高度高（巷道净高3.0m）、煤体垮落扬尘及冲击产尘严重，并且煤层夹矸2～3层，夹矸硬度大，含水量低，在破碎时将产生大量细微岩尘;在风流作用下，割煤产生的粉尘迅速弥漫扩散至整个作业空间，现有的低压外喷雾已不能解决工作面的粉尘问题。在这样的条件下，采用煤层注水一般可取得30%～40%的降尘效果;采用一般的高压喷雾可取得70%左右的降尘效果。

根据掘进工作面相关防尘法律法规、现场调研以及综掘工作面粉尘防治现状及产尘特点，在分析对比综掘工作面现有粉尘治理技术的基础上，最终确定采用分段式高压煤层注水、掘进机负压二次喷雾降尘系统、除尘器长压短抽通风除尘系统、粉尘浓度超限喷雾降尘装置、触控喷雾降尘装置以及定时光控喷雾降尘装置组成综合防尘系统，对掘进工作面粉尘进行全面的、综合的治理。

4.2综掘面煤层注水技术

煤层注水作为降低煤矿生产过程中产尘量的最有效措施，通过中高压水压裂煤体，使煤体原生裂隙与次生裂隙相互贯通，增大了水与煤体接触面积，煤体得到充分湿润，增加煤层水分，从而使煤体脆性降低、塑性增强，使煤体在破碎时由脆性破坏变为塑性变形，从而降低粉尘的产生，提高降尘效率。

掘进面“三压带”分段注水的防尘机理是利用三段膨胀式注水封孔器分别在同一钻孔内，向煤体前方的卸压带、集中应力带及原始应力带影响的范围内进行封孔并注水。由于第一段、第二封封孔器封孔注水后，煤体前方“三压带”影响范围前移，在原集中应力带及原始应力带影响范围内形成新的卸压带，从而使“三压带”的封孔注水，实际变为在三个“卸压带”影响范围内的封孔注水;由于卸压带影响范围内的煤体裂隙较发育且张量不大，为煤体注水提供“注水通道”;在“压力渗流”、“自然渗流”的共同作用下，使沿钻孔整个深度范围内的煤体得到较充分、均匀的预湿润，有效降低掘进时粉尘的产生。

因此，本方案采用掘进面“三压带”分段封孔注水技术进行对目标工作面进行煤层注水试验，通过试验，形成一套适合现场使用的“三压带”分段封孔注水工艺，达到从根本上降低工作面产尘的目的。

4.3喷雾降尘技术

喷雾降尘是掘进工作面应用最广泛的降尘措施，具有设备简单、维护方便、运行成本低的特点。掘进机外喷雾的降尘效果在很大程度上取决于喷雾射流是否能在掘进机割煤滚筒周围形成均匀的喷雾水幕，在截割头尘源位置消除尽可能多的粉尘，并且通过对煤体有效湿润，减少煤炭垮落过程中的扬尘与冲击产尘。均匀水幕的形成和喷雾射流的引射风量主要取决于喷嘴产生的喷雾射流的质量。而高压喷雾具有雾化效果好、速度高、射程远、耗水量小（只是普通喷雾的三分之一）、覆盖面积大、降塵效率高、引射风量大等优点，在煤矿防尘中得到广泛应用。

因此，本方案采用掘进机负压二次喷雾降尘系统，通过形成均匀的喷雾水幕包裹掘进机截割头，捕集截割头在割煤时产生的粉尘，并通过对煤体的湿润，减少煤体垮落扬尘及冲击产尘。

4.4回风流粉尘治理技术

为从根本上消除综掘面粉尘污染以及高浓度粉尘对回风流的污染，采用除尘器抽尘净化是最有效的措施之一。长压短抽通风除尘系统管理、维护较简单，通风费用低，并能有效排除积聚的瓦斯和滞留的粉尘，可实现粉尘的就地净化。在国外得到广泛运用，该技术可把工作面粉尘降至10mg/m3以下。但是，由于国内综掘面的支护方式、安全保证措施以及人员观念等因素，制约该技术在国内推广使用。

根据该配风巷综掘工作面的实际情况，本方案通过长压短抽通风除尘系统对工作面粉尘进行抽尘净化。除尘器选用了KCS-250D型矿用过滤湿式旋流除尘器，其本体结构根据气、粒两相流理论设计，喷雾、过滤及旋流除尘机理，高效旋流脱水。当综掘机割煤时，启动除尘器，截割头产生的高浓度含尘气流经吸尘罩和负压风筒进入除尘器，通过喷雾、过滤、旋流除尘和脱水之后，排出清洁气流进入回风。

5、结束语

实施综合防治技术技术后，各生产工序的降尘率均有较大程度提高。在综掘机司机位置（距综掘工作面约5m处）、综掘机后10m处、除尘器出风口后5m处，各个点的平均粉尘浓度达到规程要求。但同时应进一步完善煤矿防尘管理制度、粉尘危害控制管理制度及体系，在现有煤矿防尘技术研究的基础上，编制企业防尘技术规范，对矿井防尘实行科学、统一管理。

参考文献：

[1]杨胜强.粉尘防治理论及技术[J].徐州：中国矿业大学出版社，2007：120-123.

[2]贾东.综放工作面综合防尘技术探析[J].煤炭科学技术，2013，41（S1）：68-69.

作者简介：任坤（1987.01.07），男，本科，四川省南充市嘉陵区，助理工程师，现就职于重庆中环建设有限公司，主要从事煤矿技术管理工作。