屈 卓

（山西西山煤電（股份）有限公司西曲礦，山西 太原 030200）

1 工作面概況

西曲礦二井3102工作面走向長1540m，傾斜長145m，煤層平均厚度2.45m，煤層傾角48°，煤層結(jié)構(gòu)松軟，普氏系數(shù)f＜l。3102綜采工作面為急傾斜煤層，在開采過程中割煤機組滾筒在對工作面煤壁截割時和煤炭在自溜及運輸過程中產(chǎn)生大量粉塵，檢測粉塵濃度高達300mg/m3以上，對職工的身體危害較大，還存在粉塵爆炸的安全隱患。因此，以3102綜采工作面為研究對象，研究尋求科學、合理、有效的方法和手段進行粉塵治理，改善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，防止煤塵爆炸事故，確保開采安全。

2 綜合防塵降塵技術(shù)方案

2.1 煤層超前注水

針對3102綜采工作面的實際情況，開展以下兩項煤層注水試驗，分別進行粉塵濃度測定以觀察注水降塵效果，研究確定煤層最佳注水超前距離和注水量。若在3102風巷煤層超前注水試驗中取得較好效果，則在3102機巷相應位置布置注水孔，與風巷同時進行注水。

2.1.1 靜壓注水

（1）注水方式。將3102南風巷原抽采鉆孔作為煤層注水鉆孔，利用現(xiàn)有的工作面防塵水壓力對煤層進行靜壓注水。

（2）操作步驟。將3102南風巷內(nèi)需要注水的順層鉆孔停止抽放，用三通和高壓膠管將每個鉆孔與供水管路連接，一次連接5～10個鉆孔同時進行注水，實行先注后采，靠近工作面的注水鉆孔距工作面大于10m。注水前，提前關閉3102南機巷內(nèi)對應地點的瓦斯抽采匯流器，防止水流進入抽采管路影響抽采效果。

2.1.2 高壓動壓注水

高壓動壓注水系統(tǒng)如圖1所示。

（1）注水方式。利用原3102南風巷的抽采鉆孔作為煤層注水鉆孔，利用現(xiàn)有的工作面乳化泵水壓力，對煤層進行高壓動壓注水。

（2）操作步驟：

① 將原3102南風巷施工的順層鉆孔停止抽采，用手持式氣動鉆機、專用擴孔鉆頭對鉆孔封孔段進行洗孔、清理、暢通，擴孔段長度應不低于6m。然后采用專用快速煤層注水封孔器進行封孔，封孔長度不低于6m，封孔后將封孔器用高壓膠管與供水管路連接起來。

② 若擴孔長度達不到6m時，將焊有快速接頭4分白鐵管（2m/根，先插入的一根里端纏上紗布堵漿）插入鉆孔抽采管內(nèi)，然后向白鐵管外壁與抽采管的縫隙內(nèi)注入波雷因進行充填，插入的白鐵管不少于2根，封孔后將白鐵管用高壓膠管與供水管路連接起來。封孔后待波雷因凝固達到規(guī)定時間后進行高壓動壓注水。

③ 當直接向抽放孔內(nèi)插入4分白鐵管無法實施時，則采用ZY-150型鉆機重新在預定注水位置重新施工注水鉆孔，鉆孔深度不低于40m，采用專用快速注水封孔器封孔或焊有快速接頭25mm白鐵管配水泥漿或波雷因封孔，封孔長度不低于6m。

圖1 高壓動壓注水系統(tǒng)示意圖

（3）最里的一個注水孔距工作面上出口的距離根據(jù)方案試驗情況確定，但不應小于10m和大于20m，一次連接4～5個鉆孔同時進行注水，實行超前預注水。注水前要提前關閉注水點對應的3102南機巷位置的瓦斯抽采匯流器，防止水流進入抽采管路影響抽采效果。

（4）前期準備工作。由采煤隊在注水點20m外的乳化泵管上提前設好三通、閘閥，由通風隊負責加工帶有高壓表（量程不小于24MPa）、高壓流量表的直通及乳化泵管。

（5）注水壓力。采用動壓注水（乳化泵注水），將泵壓控制到5～10MPa。

2.1.3 脈沖動壓注水

封孔方式與高壓動壓注水類似，但采用脈沖泵作為注水的動力。煤層注水時根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇以上三種方式中的其中一種或幾種。實施煤層超前預注首先采取靜壓注水，注水時要對工作面注水前后進行粉塵濃度測定以觀察注水降塵效果，如靜壓注水得不到預期的效果則改為高壓動壓注水，高壓動壓注水前后也需對工作面粉塵濃度進行測定。如煤層超前注水對工作面降塵達到預期效果，則在對應3102機巷相應位置布置注水孔與風巷同時進行注水。

2.2 ZPZ127綜采工作面自動高壓噴霧降塵應用

2.2.1 降塵原理分析

ZPZ127綜采工作面自動高壓噴霧降塵裝置示意圖如圖2所示。將GKT5L煤礦用設備開停傳感器、水位探頭等所采集的信號送至主機，主機對不同傳感器所采集的信號分別進行處理，根據(jù)不同的處理信號結(jié)果對電動球閥、啟動器和注水泵進行相應的控制，使噴霧和采煤機的工作同步，實施帷幕降塵。噴霧產(chǎn)生的帷幕包裹重點產(chǎn)塵區(qū)域，機組人員活動區(qū)域形成氣流負壓，凈化礦工工作環(huán)境。該降塵裝置采用高速霧粒與塵粒交叉撞擊的機理，避免一般噴霧對難溶性粉塵降塵率低的難題。當噴霧射流撞擊到煤壁時所有粉塵加速降落，提高降塵率，實現(xiàn)與不同煤礦粉塵粒度和霧化粒度配比契合關系，根據(jù)現(xiàn)場粉塵性質(zhì)配置不同霧化噴頭，實現(xiàn)粉塵粒度與霧化粒度配比更合理，降塵效果最佳化。

圖2 ZPZ127綜采工作面自動高壓噴霧降塵裝置示意圖

2.2.2 設備配備

綜采工作面用自動灑水降塵裝置主要由ZPZ-127自動灑水降塵裝置主機、GKT5L煤礦用設備開停傳感器、水位探頭、QBZ-80/1140（660）礦用隔爆型真空電磁起動器、DFB-20/10Q礦用隔爆型電動球閥、自控水箱、YBK2-180L-4煤礦井下用隔爆型三相異步電動機、BZW63/12.5煤層注水泵等裝置組成。

2.2.3 裝置安設

DFB-20/10Q礦用隔爆型電動球閥、自控水箱和加壓泵安設在3102南風巷繞巷處，并用l9mm的鋼編管連接至割煤機外噴頭。電氣設備安設在3102南風巷設備處，設備調(diào)試正常運轉(zhuǎn)時可無人值守。

2.3 安裝汽水噴霧防塵裝置

汽水噴霧防塵裝置降塵示意圖如圖3所示。在原有防塵噴霧上增加壓風裝置，以風動力致使防塵水在噴出后霧化效果更好，使水霧更能有效地捕捉煤在轉(zhuǎn)運過程中所產(chǎn)生的粉塵。裝置安設在工作面下出口1～10號支架處和轉(zhuǎn)載機處。選用Ф10mm的三通接頭，連接在原防塵裝置的進水端，將三通一端的進口連接防塵水管，另一端連接壓風。

圖3 汽水噴霧防塵裝置降塵示意圖

2.4 合理調(diào)配工作面風量

通過加強采空區(qū)瓦斯抽采，降低工作面瓦斯涌出量，在保證工作面瓦斯不超限的情況下適當調(diào)小工作面配風量，以降低在割煤時和煤在轉(zhuǎn)運時產(chǎn)生的粉塵飛揚。

3 綜合防塵降塵技術(shù)方案的實施

2018年2月，西曲礦二井通風隊在3102工作面10號至5號支架處、轉(zhuǎn)載機處安設3組汽水噴霧防塵裝置，以風動力增加噴水霧化效果，增大有效捕捉煤炭在自滑及運輸中產(chǎn)生的粉塵。

在3102機巷膠帶機頭、中部轉(zhuǎn)運巷膠帶機頭各安設了1組ZP-127礦用自動灑水降塵裝置（膠帶轉(zhuǎn)載點噴霧）。該裝置配合觸控傳感器實現(xiàn)膠帶機頭自動防塵，即在膠帶有物料時開啟防塵水幕進行防塵，無物料時自動關閉防塵水幕。

2018年2月中旬，南二井通風隊將原3102南風巷距工作面30m的順層鉆孔（長度大于40m）按每5個為一組作為注水孔，采用靜壓注水方式對3102工作面煤體進行了注水，注水壓力0.5～1MPa。3月中旬，將每組注水鉆孔個數(shù)由5個調(diào)整為10個，繼續(xù)采用靜壓注水方式進行煤層注水。5月上旬，將煤層注水距工作面的距離由30m調(diào)整為25m。6月下旬，將煤層注水距工作面的距離由25m調(diào)整為15m。至2018年9月30日，累計注水量為574m3。

從2018年2月開始，在3102工作面進風側(cè)、回風側(cè)設置測塵點，每月對工作面進行不少于3次的粉塵濃度測定，測定儀器采用CCGZ-1000直讀式測塵儀。每次測定分為：注水前割上刀煤上段、下段，使用氣水防塵噴霧時，注水后割上刀煤上段、下段，注水后割下刀煤。使用ZPZ127自動高壓噴霧降塵裝置時進行粉塵濃度數(shù)據(jù)對比，對工作面綜合防塵效果進行考察。

4 效果與結(jié)論

3102工作面綜合防塵降塵技術(shù)措施完全適合該礦采煤工作面粉塵防治。經(jīng)測定工作面粉塵濃度在由300mg/m3以上下降至95～110mg/m3，下降65%以上，實施效果好，改善了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，保證了工人的身體健康，減少了粉塵對機械設備磨損，增加了精密儀器的使用壽命，消除了因粉塵濃度過高潛伏的煤塵爆炸危險，確保了3102工作面的安全生產(chǎn)。