矿井采掘工作面综合防尘系统优化改造实践

张 星

（山西大平煤业有限公司，山西 襄垣 046203）

0 引言

由于矿井中粉尘的存在，对安全生产造成了很大的威胁，粉尘的危主要表现在其可能造成不可估量的爆炸事故和严重影响井下作业人员的健康[1]。鉴于粉尘危害巨大，粉尘防治工作也就凸显了其本身的重要性[2]。我国煤层赋存条件复杂，且煤层开采时变形强烈，因而在井下粉尘治理过程中，需因地制宜运用不同的粉尘治理手段，而无论何种手段，井下防尘洒水都是最行之有效的一种，在井下粉尘防治的方法有很多种，如支架喷雾、采掘机组内外喷雾、冲洗巷道、转载喷雾等等，而目前大部分矿井灭尘效果都不是很理想，因此对粉尘防治技术提出了更高的要求[3]。针对大平煤业采掘工作面现有防尘技术实际情况，对采掘工作面防尘系统进行改造实践，以提升防尘治理效果。

1 工程概况

1.1 矿井概况

山西大平煤业有限公司井田位于山西省长治市襄垣县西南15 km 处的夏店镇邢村-九龙村一带，行政区划属襄垣县夏店镇管辖。矿区交通十分方便，太（原）—焦（作）铁路自本区北侧通过，太焦铁路夏店东站距本矿区仅5 km，该矿区距长治市40 km，距太原210 km，208 国道从矿区北部边界通过，矿区周围县乡级公路密布，矿井位置及交通。生产能力为1.80 Mt/a，井田范围由7 个拐点连线圈定，批准开采3～15#煤层，开采标高为+700～+130m，井田面积为7.9264km2，井田地质构造简单。

1.2 3111 综采工作面、3113 运输顺槽掘进工作面概况

1.2.1 3111 综采工作面基本情况

3111 综采工作面开采层为3#煤层，属稳定全井田可采煤层，煤层结构简单，含1 层夹矸，平均厚度0.20 m，煤层直接顶为泥岩，老顶为细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，底板为泥岩和细粒砂岩，煤层倾角3°～17°，底板标高在+460～+510 m 之间，煤层平均厚度为6.25 m。3113 运输顺槽掘进工作面设计全长1 795 m。

1.2.2 3111 综采工作面防尘设施情况

3111 综采工作面运输顺槽防尘管路采用DN100铁管，直径100 mm，回风顺槽采用DN65 铁管，直径65 mm，每根长6 m，全部进行了刷漆除锈作业，固定在巷道的两帮，每隔50 m 留设有三通阀门，进行编号管理。采用太原矿山机械公司生产的MG250/700-1.1D 型采煤机一台，采煤机自带有内外喷雾，采用80型胶带输送机出煤，在各转载点安设有转载喷雾，在回风顺槽距工作面迎头30、50、70 m 各安设有一道防尘水幕。

1.2.3 3113 运输顺槽掘进工作面防尘设施情况

3113 运输顺槽掘进工作面采用的是压入式通风，风机型号为FBDNO7.5，功率为2×55 kW，风筒直径为1 000 mm；工作面风量为797 m3/min，风速为0.80 m/s。3113 运输顺槽掘进工作面防尘管路采用100 mm铁管，每根长6 m，全部进行了刷漆除锈作业，固定在巷道的前进左帮，每隔50 m 留设有三通阀门，进行编号管理。采用EBZ-132 型掘进机割煤，掘进机自带有内外喷雾，采用80 型胶带输送机出煤，在各转载点安设有转载喷雾，在距工作面掘进迎头30、50 m、回风联络巷口各安设有一道防尘水幕。

2 采掘工作面综合防尘系统改造

在3111 综采工作面、3113 运输顺槽掘进工作面进行综合防尘系统改造试验，对比目前的综合防尘系统（采煤机内外喷雾、掘进机内外喷雾、普通普通转载喷雾、普通铁管水幕）以及改造后的综合防尘系统（自行研制加工的采煤机外喷雾、掘进机外喷雾、五眼梅花转载喷雾外加保护罩、不锈钢汽水分离防尘水幕）。

2.1 风水联动机组外喷雾工艺（采煤机、掘进机）

1）工艺流程：将新加工的外喷雾通过螺丝固定在采煤机、掘进机上，通过接头连接在高压水管（风管）上，在静压水管一端安设阀门，然后连接到巷道高压水管（风管）。

2）改造后外喷雾工艺优点：改造后外喷雾加有护壳，不易被炭块砸坏，静压水管（风管）、阀门、接头等部件均可进行回收利用；工人操作简单、方便。

2.2 风水联动转载喷雾工艺

1）工艺流程：通过将转载喷雾固定在架子上，接头一端转载喷雾另一端连接在高压水管（风管）上，在静压水管一端安设阀门，然后连接到巷道高压水管（风管）。现场操作如图1 所示。

图1 改造后转载喷雾现场应用

2）改造后转载喷雾工艺优点：改造后外喷雾加有护壳，不易被炭块砸坏，静压水管（风管）、阀门、接头等部件均可进行回收利用；工人操作简单、方便。

2.3 风水联动防尘水幕工艺概述

1）工艺流程：在巷道顶部与两帮安设水幕，两者之间用高压管连接。在水幕的一端用高压管（风、水）和阀门连接然后连接在巷道内的主管路上面。

2）防尘水幕优点：采用汽水分离喷头不容易出现水串风或风串水的现象；易于回收再利用，利于节约成本；工人操作简单、方便，现场一人就可进行安装、维护，节省作业时间。

2.4 水质过滤器概述

1）工艺流程：在采掘工作面巷道口防尘管路接口处安设水质过滤器。

2）水质过滤器优点：水质过滤效果好；易于回收再利用，利于节约成本；工人操作简单、方便，现场一人就可进行安装、维护，节省作业时间。

3 采掘工作面综合防尘系统改造应用效果

3.1 综合防尘系统改造优势

1）防尘水幕管体采用不锈钢，不容易生锈。喷头采用汽水分离喷头不会出现水串风的现象。

2）采煤机外喷雾、掘进机外喷雾、加装防护罩不易被炭块砸坏，采用五眼梅花喷头雾化效果更好。

3）转载喷雾加装铃铛型护罩不易被炭块砸坏，采用五眼梅花喷头雾化效果更好。

4）部分材料为回收再利用，为降本增效起到很好的示范作用。

3.2 实践应用效果

防尘设施改造前后灭尘数据对比，如表1 所示。

表1 防尘设施改造前后灭尘数据对比

3.3 改造总结分析

通过对比：改造后的防尘设施灭尘效果要比改造前最低提高70%，并且易于回收再利用，利于节约成本；工人操作简单、方便，现场一人就可进行安装、维护，节省作业时间。通过对矿井综合防尘系统的改进，有效降低了井下各作业地点的粉尘浓度，从而为现场作业人员创造了良好的作业环境，并且也可避免因粉尘集聚而引发爆炸的危险隐患。

4 结语

通过对大平煤业矿井采掘工作面综合防尘系统优化改造升级，可以得出如下结论：

1）通过对转载喷雾、防尘水幕、采煤机外喷雾、掘进机外喷雾进行改造后，对改造前和改造后的每处效果进行对比：在3111 综采工作面司机位改造前80 mg/m3改造后16 mg/m3，降低75%。3111 综采工作面回风顺槽距工作面迎头120 m 处改造前40 mg/m3改造后8 mg/m3，降低80%。3113 运输顺槽掘进机司机位改造前70 mg/m3改造后17.5 mg/m3，降低75%。3113 运输顺槽掘进工作面距迎头100 m 处改造前35 mg/m3改造后10.5 mg/m3，降低70%。

2）通过对降尘效果的论证，采掘工作面综合防尘系统优化改造升级后，降尘效果综合提高70%，可为今后矿井粉尘综合治理提供经验借鉴。

3）通过对矿井防尘系统的改造，有效降低了工作面的粉尘浓度，创造了良好的采掘作业环境，有效保障了职工的身体健康，与市场同类产品相比较每套节约成本10 万元左右，经济上累计为矿井节约300 万元以上。