東曲礦28810綜采工作面綜合防塵技術(shù)實踐

單曉樹

摘 要：針對東曲礦28810工作面粉塵濃度過大問題，基于現(xiàn)場實測，對工作面粉塵濃度分布情況進行分析，提出以噴霧、煤層注水、安裝隔爆水袋為主的綜合防塵技術(shù)措施，并應(yīng)用于現(xiàn)場。實踐表明：實施綜合防塵技術(shù)措施后，綜采工作面煤塵濃度下降80%左右，效果明顯，作業(yè)環(huán)境得到較好改善。

關(guān)鍵詞：綜采工作面;噴霧;煤層注水;隔爆水袋

煤塵是煤礦常見的五大災(zāi)害之一，嚴(yán)重影響礦井安全生產(chǎn)。如何消除粉塵危害，成為礦井安全生產(chǎn)的重任。東曲礦28810綜采工作面位于+860水平八采區(qū)8#煤層，屬于Ⅲ類不易自燃煤層，煤層絕對瓦斯涌出量40m3/min，煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)為17.57%?，F(xiàn)場監(jiān)測粉塵濃度高，對礦工身體健康造成嚴(yán)重危害。

1 工作面概況

28810綜采工作面地表位于麻坪嶺村莊東南，停產(chǎn)線附近地面有季節(jié)性河流穿過。該工作面北西方向為已形成的28808工作面，皮帶順槽外側(cè)南東方向為白家山斷層，切眼南西方向為八采區(qū)邊界回風(fēng)巷，北東方向為大巷保護煤柱。28810綜采工作面所采8#煤層結(jié)構(gòu)簡單，8#煤組厚度在3.53m～5.89m之間，平均厚度4.65m，8#上煤厚度在0.39m～1.10m之間，平均厚度為0.67m;8#煤厚度在3.14m～3.57m之間，平均厚度為3.24m;8#上煤與8#煤夾矸為泥巖普氏硬度為2，厚度在0.07m～1.71m之間，平均厚度為0.74m;8#上煤直接頂為泥灰?guī)r，厚度約為0.76m，普氏硬度為7，不易垮落。煤層厚度變化不大，屬穩(wěn)定煤層。工作面走向長度1099～1038m，傾斜長為200m，軌道順槽和皮帶順槽巷道斷面均為22m2，切眼斷面為36m2。工作面采用“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，軌道順槽進風(fēng)，皮帶順槽回風(fēng)，工作面風(fēng)量為3188m3/min。

2 工作面粉塵濃度分布規(guī)律

現(xiàn)場監(jiān)測，在未采取防塵措施前提下，在綜采工作面距煤壁1.8m處，電線槽內(nèi)側(cè)呼吸帶高度布置采樣點，采用AKFC-92A粉塵采樣儀進行采樣稱重，得到順風(fēng)割煤、逆風(fēng)割煤兩種工況下的粉塵濃度沿程分布情況，如圖1、2所示。

圖1? ?順風(fēng)割煤粉塵濃度沿程分布圖

由圖1可知：順風(fēng)割煤時，粉塵濃度最高值得出現(xiàn)在采煤機下風(fēng)向15～25m處，即前滾筒下風(fēng)向10～20m處，最高全塵濃度為562.3 mg/m3，呼塵最大濃度為350.4mg/m3;后滾筒上風(fēng)向10m處粉塵濃度較大，受移架影響，在采煤機中部粉塵濃度達到第一個峰值，下風(fēng)向20m后粉塵濃度迅速下降，30m以后粉塵濃度降到200mg/m3以內(nèi)。

圖2? ?逆風(fēng)割煤粉塵濃度沿程分布圖

從圖2可知：逆風(fēng)割煤時，煤塊在下落過程中產(chǎn)生的大量粉塵在隨風(fēng)流漂移過程中迅速漸擴散至整個工作面，采煤機下風(fēng)側(cè)約10m位置處粉塵濃度最高，全塵為660.7mg/m3，呼吸性粉塵為356.4mg/m3;自采煤機后滾筒下風(fēng)向10m處往后，粉塵濃度又開始逐漸減小，大粒徑的粉塵在此過程中逐漸沉降、被捕集，30m位置處粉塵濃度降到250mg/m3左右。

3 綜合防塵技術(shù)措施

3.1 噴霧灑水

①工作面采煤機安裝使用內(nèi)外噴霧裝置，并實現(xiàn)采煤機與清水加壓泵的聯(lián)動，內(nèi)噴霧裝置的工作壓力不得小于2 MPa，外噴霧裝置的工作壓力不得小于4MPa，確保噴霧能覆蓋全滾筒，回采期間降塵劑使用量不得少于0.04kg/t;②工作面安裝使用架間自動噴霧裝置，設(shè)置一趟靜壓灑水管路并貫穿整個工作面，每隔20m留設(shè)1個三通閥門，同時每隔10個支架設(shè)置1個灑水軟管。并在轉(zhuǎn)載機等各轉(zhuǎn)載點安裝噴霧裝置;③在皮帶順槽、軌道順槽距工作面30m處、距巷道口50m處以及回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)共安裝7道風(fēng)流凈化水幕，使水幕能覆蓋全斷面。且在回風(fēng)順槽距工作面30m處、距巷道回風(fēng)口50m處的凈化水幕的下風(fēng)側(cè)0.8m處設(shè)置一道捕塵網(wǎng)。各作業(yè)地點定期灑水滅塵，同時，在皮帶和軌道順槽每隔100m安裝三通閥門，確保系統(tǒng)正常。

3.2 煤層注水

沿著工作面軌道順槽打鉆孔，采用超前注水的方法進行煤層注水，增加煤體濕潤性，選用動壓注水方式，孔深15m，孔深134m，采用2根4′鋼作為封孔器，封孔長度為8m，封孔器前后兩端采用麻袋+聚胺脂卷纏法封至少800mm，中間部分采用注漿泵壓注聚胺脂進行封堵，相關(guān)的注水參數(shù)如下。

3.2.1 單孔注水量Q

采用公式計算：Q=K·L·B·H·γ·q。式中：K-系數(shù)（包括漏水及鉆孔前方煤體吸水），取1.1;L-鉆孔長度，取L=134m;B-鉆孔間距（濕潤煤體的寬度），15m;H-煤層厚度，取采高H=4.2m;γ-煤的密度，γ=1.37t/m3;q-噸煤注水量，取q=0.01m3/t。計算得出單孔注水量為128m3。

3.2.2 單孔注水流量

采用小流量長時間注水方法以使得煤體得到充分濕潤為準(zhǔn)則，單孔注水流量取2.29m3/h，通過分流器控制每個鉆孔的流量，使各注水鉆孔的注水量基本相同。

3.2.3 注水壓力

注水壓力反映了鉆孔的注水阻力，主要與煤層的透水性及瓦斯壓力有關(guān)，參考相關(guān)文獻中的實踐經(jīng)驗，煤層動壓注水情況下，注水壓力應(yīng)符合以下條件：（1.2～1.5）Pw≤P≤Pr 式中：P-注水壓力，MPa;Pw-煤層中瓦斯壓力，MPa;Pr-上覆巖層壓力，MPa。結(jié)合該礦實際，28810綜采工作面煤層注水壓力選用15MPa。

3.2.4 注水時間T

單孔注水時間T（小時，h）取決于鉆孔單孔注水量和單孔注水流量，按T=Q/V.實際按每天兩個班注水，每天注水時間不少于18h計算，得出注水的天數(shù)：Td=T/18，計算得出我礦在鉆孔間距為15m時的注水時間為3天，同時注水的鉆孔數(shù)量為5個。

3.2.5 注水系統(tǒng)

注水系統(tǒng)由煤層高壓注水泵或脈沖注水泵、自動控制水箱、SGS型雙功能高壓水表及截止閥等組成。

3.3 安裝隔爆水袋

為預(yù)防粉塵爆炸時的爆炸威力，在皮帶順槽、軌道順槽分別安設(shè)5組隔爆水袋，水量按巷道斷面計算，巷道斷面為22m2，輔助水量消耗按200L/m2計算，則水量為4400L，每組標(biāo)準(zhǔn)：按照1.2～3m的排距共安裝22排水袋，每排5袋，共吊掛水袋110個，每個隔爆水袋水量為40L。

4 效果分析

順風(fēng)割煤情形下，選取離采煤機中部5m、15m、25m、35m位置設(shè)置測點，對實施綜合防塵措施前后的粉塵濃度進行測試。實施防塵措施前，四個測點的全塵濃度在224～536mg/m3之間，呼塵濃度在86～267mg/m3之間;實施防塵措施后，四個測點的全塵濃度在53～136mg/m3之間，呼塵濃度在16～61mg/m3之間。實施綜合防塵措施后，工作面粉塵濃度均得到顯著降低，全塵和呼塵的除塵效率均達到75%左右，且呼塵的除塵效率略高于全塵。

5 結(jié)語

隨著，煤礦生產(chǎn)效率不斷提高，產(chǎn)塵量加大，如何科學(xué)治理粉塵，仍需研究。通過28810綜采工作面實施以噴霧灑水、煤層注水、安裝隔爆水袋為主的綜合防塵技術(shù)措施，有效降低了工作面粉塵濃度，改善了作業(yè)環(huán)境，保證工作面的安全回采。