弓 超，樊勝杰

(潞安化工集團(tuán) 余吾煤業(yè)公司，山西 長(zhǎng)治 046100)

1 采煤工作面粉塵危害程度評(píng)價(jià)

1.1 粉塵危害評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

采煤過程會(huì)產(chǎn)生大量煤塵和巖塵，對(duì)于煤礦井下作業(yè)場(chǎng)所和人行道空氣中的粉塵含量，《煤礦安全規(guī)程》作出了明確規(guī)定，具體濃度標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 煤礦井下粉塵種類及濃度標(biāo)準(zhǔn)

粉塵中游離二氧化硅含量不同，其工作場(chǎng)所空氣中粉塵容許濃度標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同，具體規(guī)定見表2。

表2 工作場(chǎng)所空氣中粉塵容許濃度標(biāo)準(zhǔn)

粉塵中的游離二氧化硅含量，生產(chǎn)性粉塵濃度超標(biāo)倍數(shù)以及作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工人接塵時(shí)間肺總通氣量可以在很大程度上表征粉塵危害程度，本文通過綜合分析以上3項(xiàng)指標(biāo)，并結(jié)合生產(chǎn)性粉塵作業(yè)危害程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB 5817-86)，對(duì)采煤工作面的粉塵危害程度進(jìn)行分級(jí)，共分為5個(gè)等級(jí)，分別是：0級(jí)、I級(jí)危害、II級(jí)危害、III級(jí)危害、Ⅳ級(jí)危害。

1.2 粉塵危害評(píng)價(jià)結(jié)果

經(jīng)實(shí)地監(jiān)測(cè)，該煤礦回采工作面的粉塵濃度為673～964 mg/m3，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》、《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》以及《生產(chǎn)性粉塵作業(yè)危害程度分級(jí)》相關(guān)規(guī)定，該煤礦粉塵濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)定允許濃度，嚴(yán)重影響煤礦安全生產(chǎn)和作業(yè)人員身體健康，經(jīng)綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為該煤礦粉塵危害程度為最高級(jí)的IV級(jí)危害，必須采取有效的措施防治粉塵。

2 余吾煤業(yè)通風(fēng)防塵案例分析

2.1 余吾煤業(yè)N1105工作面通風(fēng)系統(tǒng)

2.1.1 工作面通風(fēng)系統(tǒng)

N1105工作面通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為“U型兩進(jìn)一回”通風(fēng)系統(tǒng)，N1105膠帶巷進(jìn)風(fēng)(5號(hào)貫以外布置有N1103膠帶巷輔助進(jìn)風(fēng))，N1105回風(fēng)巷回風(fēng)，布置有N1105高抽巷，用以對(duì)回采過程中采空區(qū)及圍巖裂隙涌出的瓦斯進(jìn)行抽采，從而降低工作面風(fēng)排瓦斯壓力，如圖1所示。

圖1 N1105工作面通風(fēng)系統(tǒng)示意

2.1.2 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

N1105工作面煤層原始瓦斯含量為8.5 m3/t， N1105工作面試采前實(shí)測(cè)最大殘余可解析含量為4.809 2 m3/t。

N1105工作面煤層最大可解析瓦斯含量為4.809 2 m3/t，利用AQ1018-2006分源預(yù)測(cè)法對(duì)工作面的最大瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)。N1105工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為33.54 m3/min。N1105工作面回采期間采用高抽巷、裂隙帶鉆場(chǎng)、平行孔及采空區(qū)埋管措施進(jìn)行瓦斯抽采。根據(jù)N1105工作面抽采情況及相鄰工作面低負(fù)壓抽采系統(tǒng)抽采能力，預(yù)計(jì)N1105工作面低負(fù)壓抽采能力(順層鉆孔除外)為20 m3/min，則N1105工作面最大風(fēng)排量為13.54 m3/min。

2.2 礦井粉塵監(jiān)測(cè)及個(gè)體防護(hù)

1) 總粉塵的粉塵濃度監(jiān)測(cè)，分為井下監(jiān)測(cè)、地面監(jiān)測(cè)和粉塵散度監(jiān)測(cè)，檢測(cè)時(shí)間頻率分別為每月2次、每月1次、每6個(gè)月1次。

2) 個(gè)體呼吸性粉塵監(jiān)測(cè)，分為綜采工作面監(jiān)測(cè)和其他場(chǎng)所監(jiān)測(cè)，時(shí)間頻率分別是每3個(gè)月1次、每6個(gè)月1次。

3) 粉塵中游離SiO2含量監(jiān)測(cè)，需要提取接塵作業(yè)場(chǎng)所測(cè)定樣品，樣品有效數(shù)量不低于3個(gè)，時(shí)間頻率為每6個(gè)月1次，工作面變更時(shí)進(jìn)行1次測(cè)定。

4) 監(jiān)督作業(yè)人員佩戴過濾式防塵口罩，口罩?jǐn)?shù)量與自救器數(shù)量一致。

3 采煤工作面粉塵防治技術(shù)

3.1 井下灑水防塵措施

煤礦井下灑水、消防系統(tǒng)采用合流制，是將井下排水進(jìn)行處理至水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)后使用，由地面消防水池供給地面靜壓清水池(V=2×300 m3)，設(shè)置加壓泵房1座：V=9 m×6 m×3.3 m，消防泵2臺(tái)：型號(hào)：XBD6/15-80×3 (1備1用) ,Q=54 m3/h，H=60 m 。管道引入方式為副井引入，由于消火栓的靜壓和出口壓力最大不超過1.0 MPa和 0.5 MPa，同時(shí)考慮到靜壓水池與井有200～400 m的高差，因此在水流送至各灑水點(diǎn)之前，需要在井底利用減壓閥減壓。

井下消火栓及消防支管出口壓力一般0.4 MPa，井下其他各用水設(shè)施出口壓力大于1.0 MPa的采用動(dòng)壓給水。

井下降塵灑水696.09 m3/d，井下消防用水162.00 m3/d，井下自動(dòng)噴水滅火用水57.6 m3/d。

3.2 煤層注水防塵措施

相比其他防塵措施，從根本上減少采煤過程中粉塵產(chǎn)生量的措施是煤塵注水，其除塵率可達(dá)60%～80%，較理想的情況下，煤塵注水措施可以將總粉塵濃度減少75%～85%，呼吸性粉塵濃度減少65%以上。煤層注水的方法是通過鉆孔的方式，將水從鉆孔內(nèi)注入到煤層中，將每層浸濕，使得煤體中的水分增加，進(jìn)而減少粉塵的產(chǎn)生。

3.3 綜合通風(fēng)防塵管理措施

防塵工作的根本目的是從根本上減少粉塵產(chǎn)生量，盡可能減少工作面的浮沉量；對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生的浮沉，需要采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ蛊涑两?，避免粉塵進(jìn)入風(fēng)流，隨著風(fēng)流飛揚(yáng)，對(duì)作業(yè)人員工作效率和身體健康產(chǎn)生不利影響。對(duì)于降塵之后剩余的粉塵，需要從井下排出地面，主要方式是足量的風(fēng)流進(jìn)行稀釋，需要合理控制風(fēng)速，避免因風(fēng)速過大，導(dǎo)致粉塵重新飛揚(yáng)。

在對(duì)粉塵進(jìn)行管控時(shí)，首先要分析粉塵來源，采掘工作面是礦井粉塵最主要的來源場(chǎng)所，產(chǎn)塵之后，粉塵飛揚(yáng)受到風(fēng)流速度的影響，除此之外，煤巖石的裝卸和轉(zhuǎn)載運(yùn)輸同樣會(huì)對(duì)粉塵飛揚(yáng)產(chǎn)生影響。在粉塵防控措施設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮各個(gè)作業(yè)場(chǎng)所和工作面，其中包括采掘工作面、煤巖裝卸點(diǎn)、運(yùn)輸巷、膠帶斜巷、工作面運(yùn)輸巷等主要產(chǎn)塵和聚塵場(chǎng)所。

1) 安裝靜壓水管，在膠帶、回風(fēng)巷鋪設(shè)靜壓水管。

2) 采煤機(jī)安裝內(nèi)、外噴霧裝置。為減少割煤過程中擾動(dòng)煤體產(chǎn)生大量粉塵，需要采取割煤機(jī)安裝噴霧的方式，減少煤塵產(chǎn)生，噴霧流量根據(jù)實(shí)際情況選擇，內(nèi)噴霧和外噴霧工作壓力2 MPa和4 MPa，噴霧裝置故障或無水時(shí)需停止采煤作業(yè)。

3) 定時(shí)檢查維修防塵設(shè)施。檢修班防塵段需要確保防塵設(shè)施的正常使用，需要每天對(duì)各防塵設(shè)施進(jìn)行檢查維修。

4) 安裝自動(dòng)噴霧系統(tǒng)，安裝位置在支架小梁下和后連桿機(jī)構(gòu)下安裝架間、放煤自動(dòng)噴霧系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在降架和放煤的過程中，噴霧同步打開，達(dá)到及時(shí)降塵的目的，維護(hù)人員為支架及檢修工和放煤工。

5) 安裝噴霧設(shè)置，設(shè)施安裝位置為各轉(zhuǎn)載點(diǎn)，為保證霧化效果，達(dá)到降塵目的，要求噴嘴固定牢固且與落煤點(diǎn)的距離不大于0.5 m，負(fù)責(zé)維護(hù)的人員為各轉(zhuǎn)載點(diǎn)司機(jī)及檢修工。

6) 破碎機(jī)兩側(cè)封閉，出煤口安裝灑水裝置，裝置噴頭數(shù)量為3個(gè)。

7) 每班設(shè)專職防塵員，并嚴(yán)格執(zhí)行“五位一體”開工制度。對(duì)工作面膠帶、回風(fēng)巷進(jìn)行沖洗，沖洗距離為距工作面100 m范圍內(nèi)，沖洗頻率為每班一次，對(duì)距離工作面100 m外也要進(jìn)行定期沖洗，沖洗頻率為每天至少一次。除此之外，生產(chǎn)班也需要安排人員進(jìn)行防塵灑水，主要方式是跟隨采煤機(jī)作業(yè)，灑水范圍是整個(gè)工作面以及支架處，并向通風(fēng)調(diào)度匯報(bào)防塵情況。

8) 做好個(gè)體防護(hù)，佩帶防塵口罩。

9) 進(jìn)風(fēng)流設(shè)置兩道凈化水幕，位于膠順工具房往里50 m范圍及膠順轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭往里至大溜機(jī)頭處?；仫L(fēng)巷距工作面50 m范圍內(nèi)安裝兩道捕塵網(wǎng)及配套風(fēng)流凈化水幕，出水方向與風(fēng)向一致，呈順風(fēng)向下趨勢(shì)，各個(gè)噴頭間的距離為500 mm，與水平面夾角控制在30～45°范圍內(nèi)，通過凈化水幕噴射對(duì)捕塵網(wǎng)進(jìn)行沖洗，巷道整個(gè)斷面需要被捕塵網(wǎng)覆蓋，為達(dá)到更好的防塵效果，安裝聯(lián)動(dòng)水幕，在作業(yè)進(jìn)行過程中，捕塵網(wǎng)須打開水幕，且水幕捕塵網(wǎng)能夠隨時(shí)移動(dòng)，及時(shí)滿足工作面降塵需求。

10) 在工作面回風(fēng)巷與回風(fēng)大巷交叉口安裝凈化水幕，數(shù)量為一組，具體位置為交叉口下風(fēng)側(cè)10 m范圍內(nèi)，噴頭間距為500 mm，且出水方向與水平面夾角控制在30～45°范圍內(nèi)。

11) 在膠帶巷安裝三道凈化水幕，出水方向與風(fēng)向一致，呈順風(fēng)向下趨勢(shì)，三道水幕具體位置分別是：內(nèi)部距離工作面200 m的位置；距膠順輔運(yùn)巷口100 m的位置；上述兩道凈化水幕的中間，水幕設(shè)置可移動(dòng)，在實(shí)際作業(yè)過程中，根據(jù)回采作業(yè)移動(dòng)到需要位置。

4 綜采工作面粉塵防治技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)效果進(jìn)行驗(yàn)證及總結(jié)

1) 煤炭生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵通常附著在井壁和土壤上，大量粉塵懸浮在礦井通道中。煤礦生產(chǎn)人員若長(zhǎng)期處于高濃度粉塵環(huán)境中，會(huì)對(duì)呼吸系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害，并威脅健康。因此，通風(fēng)除塵、井下灑水防塵和佩戴防塵口罩，尤為重要。

2) 煤層注水技術(shù)始于二戰(zhàn)期間的蘇聯(lián)。我國(guó)經(jīng)過幾十年的探索研究，最終闡明了煤層注水降塵的潤(rùn)濕機(jī)理，為煤層注水降塵提供了理論依據(jù)。本次采用混合式煤層注水方式 ，實(shí)踐證明對(duì)于預(yù)防煤礦粉塵和煤與瓦斯爆炸有著十分明顯的效果。

3) 采煤和采煤機(jī)割煤作業(yè)，容易給綜采采煤工作面帶來大量粉塵，數(shù)據(jù)顯示，約有60%的粉塵都是在采煤時(shí)產(chǎn)生的。余吾煤業(yè)通過給采煤機(jī)安裝內(nèi)、外噴霧裝置，實(shí)際降塵效果顯著。實(shí)踐證明，這種形式的噴霧降塵不僅可以防止灰塵逐漸擴(kuò)散到人行道上，而且有效降低了綜采采煤工作面的粉塵濃度。

4) 做好煤炭運(yùn)輸過程中的噴霧降塵工作，可以減少采煤過程中的粉塵量。特別是運(yùn)輸巷降塵時(shí)，由于膠帶具有一定的平均輸送速度，兩條膠帶之間的高度存在一定差異，因此，細(xì)粉塵會(huì)在空氣阻力和氣流的影響下懸浮，并隨氣流擴(kuò)散，造成粉塵污染。通過對(duì)礦井粉塵污染程度的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，可以得出原運(yùn)輸巷周圍的粉塵濃度為453 mg/m3(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為225 mg/m3)。采用噴霧降塵措施和加壓水噴霧降塵后，運(yùn)輸巷周圍的粉塵濃度調(diào)整為213 mg/m3，降塵效果顯著。

5) 工作面采煤時(shí)，手動(dòng)打開水幕捕塵網(wǎng)，并使水幕的位置隨著采煤工作的移動(dòng)而有規(guī)律地移動(dòng)；工作面卸煤時(shí)，打開凈化水幕，并在防塵網(wǎng)簾上灑水，以捕集煤塵。經(jīng)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，不使用捕塵網(wǎng)時(shí)，采煤工作面煤塵濃度為15 mg/m3。安裝凈化水幕后，粉塵濃度平均降至6 mg/m3，平均降塵率達(dá)到60%.

綜合數(shù)據(jù)顯示，余吾煤業(yè)在采煤工作面、煤巖裝卸點(diǎn)、運(yùn)輸通道、膠帶斜巷、工作面輸送槽等主要產(chǎn)塵、集塵場(chǎng)所，采取了一系列綜合防塵通風(fēng)管理措施，在預(yù)防井下煤塵事故、改善井下工業(yè)衛(wèi)生條件、降低員工職業(yè)病風(fēng)險(xiǎn)等方面取得了顯著成效。