潘雄勝

（山西陽城陽泰集團西溝煤業(yè)公司，山西 晉城 048106）

引 言

某煤礦井田面積13.82km2，礦井地質(zhì)儲量為11 523萬t，可采量為9 214.3萬t，設(shè)計生產(chǎn)能力為1.50Mt／a，服務(wù)年限44.5年，該煤礦主要采用斜井開礦的方式，包含了主斜井、副斜井和回風(fēng)立井三部分。本文主要是以其中一個主煤層的回采面進行論述。該回采工作面上煤層的厚度在3m左右，屬于中厚煤層，且結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，含有2層夾矸層，夾矸層的厚度為0.25m～0.40m，工作面瓦斯的絕對涌出量和相對涌出量分別為4.23m3／min和0.68m3／min。煤層的爆炸風(fēng)險較高，爆炸指數(shù)在20%以上。煤礦工作面應(yīng)用綜合機械采煤工藝，且在工作面的兩側(cè)設(shè)置大巷，將其作為回風(fēng)槽和運輸順槽。再者，采用U型通風(fēng)，由于5%為石炭系煤層，煤層發(fā)育缺乏穩(wěn)定性，且?guī)钇扑檩^為明顯，在采煤機采煤和切割時煤塵量相對較高，揮發(fā)性極強，進而影響了采煤的能見度，采煤過程中可見區(qū)域較小。

1 傳統(tǒng)工作面防塵措施及效果

就傳統(tǒng)的綜采工作面綜合防塵技術(shù)而言，其多采用順槽噴霧灑水措施、煤層注水以及機械噴霧灑水等措施，但事實證明，作面運行的過程中采用的傳統(tǒng)防塵效果并未發(fā)揮出其應(yīng)有的作用［1］。

1.1 工作面防塵措施

1）順槽噴霧灑水。應(yīng)將兩個灑水裝置設(shè)置于工作面的運輸槽當(dāng)中，在運輸槽和回風(fēng)槽上吊掛長約3m左右的水管，水管上安裝灑水噴頭，一般安裝3個，噴頭可噴出霧狀水體，該操作能夠有效減少回采當(dāng)中的煙塵量。另外，工作面刮板運送機頭、膠帶輸送機頭和轉(zhuǎn)載機頭上均需設(shè)置防塵灑水管道，這樣才能減少采煤過程中產(chǎn)生的灰塵。

2）煤層注水。工作面回采時，相關(guān)工作人員要在回風(fēng)順槽測的煤壁位置適量注水鉆孔，要求鉆孔深度為110m，相鄰的注水鉆孔距離控制在30m左右，采用高壓水管進行注水作業(yè)。

3）機械噴霧灑水。結(jié)合限現(xiàn)場具體情況，在液壓支架探梁的下方位置上設(shè)置相應(yīng)的噴灑裝置，這樣在移動支架的過程中，即可完成灑水作業(yè)。同時在工作面作業(yè)中，采煤機上也應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的內(nèi)外噴霧裝置。割煤時需取多種措施保證除塵效果［2］。

1.2傳統(tǒng)防塵效果分析

傳統(tǒng)防塵的工作面風(fēng)量為1 400m3／min，工作面平均風(fēng)速為3.2m／s，其風(fēng)量較大，風(fēng)速較快，且在工作面頂板位置上均設(shè)置了液壓支架噴霧裝置，不過由于風(fēng)流的影響，使得整體灑水效果并不十分明顯，對于工作面高度在2m以下的降塵效果尤為不佳。

此外，工作面回采施工中，注水孔應(yīng)當(dāng)設(shè)置在回風(fēng)槽當(dāng)中，相鄰鉆孔的間距在30m左右，深度為120m，傾斜長度則為200m，鉆孔深度和數(shù)量均無法達到既定的標(biāo)準(zhǔn)要求，使得回采作業(yè)中，存在較嚴(yán)重的煤塵侵?jǐn)_，這不僅威脅著人們的身體健康，也破壞了工作面的環(huán)境。

工作面運行的過程中采用的傳統(tǒng)防塵效果并未發(fā)揮出其應(yīng)有的作用，工作面的平均灰塵濃度較大，且工作面能見度在10m以下?；夭蛇^程中，由于煙塵濃度較高，其能見度較低。所以，支架操作中前探梁會與煤壁發(fā)生磕碰和變形的問題，又由于采煤機割頂梁次數(shù)較多，采煤機截割的部位也會出現(xiàn)不同程度的損壞，進而降低企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2 工作面綜合防塵技術(shù)措施研究

傳統(tǒng)回采工作面中使用的防塵效果達不到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)要求，對人們的身體健康造成了嚴(yán)重的影響，而改良后的回采工作面，主要采用了泡沫抑塵、裝置補塵、交錯邁步式鉆孔注水降塵等方式，大大強化了防塵效果。以下是對不同技術(shù)措施的設(shè)備組成、運行原理以及除塵效果予以簡要分析，希望可以加強工作面的防塵效果。

2.1 泡沫抑塵技術(shù)措施

回采工作面中采用的泡沫抑塵裝置主要是由泡沫分配器、半圓形噴灑機構(gòu)、主機、壓風(fēng)管以及除塵器等幾部分構(gòu)成的。結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。

工作面上設(shè)置兩套泡沫抑塵裝置，一套設(shè)置于前切割頭上，另一套則設(shè)置于后切割頭上。采煤機割煤時，應(yīng)在放水管中加入適量添加劑，混合均勻后導(dǎo)入泡沫產(chǎn)生器當(dāng)中，之后再將高倍數(shù)泡沫直接噴灑到煙塵源頭上［3］。

裝置運行中產(chǎn)生了大量顆粒，且顆粒較細，具有良好的黏附性，因此切割作業(yè)可在泡沫中完成。在切割過程中產(chǎn)生的煙塵可以直接被泡沫顆粒所吸附，有效降低了煤塵擴散速度，減少了污染的產(chǎn)生，提高了工作面的作業(yè)質(zhì)量。

圖1 MFD型礦用泡沫抑塵裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 裝置捕塵技術(shù)措施

傳統(tǒng)的除塵措施很容易受到風(fēng)流的影響，削弱整體除塵效果?；诖?，技術(shù)人員通過不斷的努力研究制定了自動循環(huán)水幕捕塵裝置，該裝置是由水簾、噴水裝置、凈水槽、污水槽、水泵以及進回水管路組成的，通過水泵將水槽中的水抽出，借助水簾，形成水幕，強化捕塵效果。污水入槽后可在短時間內(nèi)沉淀，待其滿足循環(huán)使用要求后，再一次進入水槽，確保水資源的循環(huán)利用［4］。

在回采工作面上，設(shè)置三個左右的自動循環(huán)水幕捕捉裝置，分別安裝在機頭、機尾和工作面中間位置上，距離地面高度約3m左右，這樣在工作面施工作業(yè)中，可及時開啟捕塵裝置，降低煤塵污染的影響。捕塵的過程中如出現(xiàn)水槽煤泥量超出正常水平的情況，則可及時采取有效措施進行控制和改進，快速替換水源。

2.3 交錯邁步式鉆孔注水降塵技術(shù)措施

由于原有的單孔注水方式無法達到降塵的具體要求，所以在設(shè)計施工作業(yè)中，采用了交錯邁步式鉆孔注水的方式。在回采工作面的順槽壁位置上，設(shè)置了一排注水鉆孔，并降低鉆孔的深度控制在110m左右，第一個鉆孔施工的位置與工作面的距離為25m，頂板之間的距離控制在1m左右。第二個鉆孔與第一個鉆孔之間的距離保持在50m左右，與頂板的距離加長到2m左右，以此類推，第三個鉆孔與第二個鉆孔的距離也要控制在50m左右，其與頂板的間距為1.0m。從上可以看出注水鉆孔采用的是邁步式的設(shè)置方式。

在運輸槽煤壁施工中，也應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的注水鉆孔，且將鉆孔的深度控制在110m左右。第一個鉆孔與工作面的距離約30m，與頂板的距離約為2m；第二個鉆孔與前一個鉆孔的距離在40m，與頂板的距離在2m左右，采用邁步式關(guān)注方式進行注水施工。在設(shè)置回風(fēng)順槽側(cè)壁的上的鉆孔時，與運輸槽鉆孔設(shè)置方式相似，不過需要采用交錯布置的方式，以加強鉆孔設(shè)置的合理性［5］。

工作面回采施工中，施工人員應(yīng)向回風(fēng)順槽和運輸順槽的鉆孔當(dāng)中注入適量的水分，每次為4個孔注水，運輸槽和回風(fēng)順槽的數(shù)量應(yīng)保證在2個以上，且每次工作面的作業(yè)距離要控制在20m左右，采用該注水方式，可有效提高施工質(zhì)量。

3 結(jié)語

對采煤工作面防塵措施和防塵效果進行了簡要分析，并且結(jié)合實例分析了多種綜合性的采煤工作面防塵措施，進而對措施的要點和原理進行了詳盡的闡述，對工作面采用多種綜合性的降塵措施后，取得了良好的效果。不僅煙塵量得到明顯減少，工作面能見度顯著提高，而且工作面煙塵濃度降低，工作面回采效率顯著提高，以此全面加強了工作面的安全性，維護了施工人員的生命安全。