1、矿井综掘巷道粉尘治理技术研究邢凯（山西焦煤霍州煤电金能煤业有限公司，山西静乐035100）摘要：为改善综掘巷道掘进期间迎头粉尘浓度高、工人工作环境恶劣等现状，结合某矿 3503 运输巷现场情况粉尘实际，提出综合使用喷雾降尘、煤层注水以及长压短抽降尘等技术措施。通过喷雾降尘可降低综掘机截割期间、转载点及破碎点工作期间粉尘产生量，煤层注水降低巷道掘进时产尘强度。现场应用后，掘进迎头粉尘浓度降低，取得较为显著的粉尘治理效果。关键词：巷道掘进；综掘机；喷雾降尘；煤层注水中图分类号：TD821文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0216-020引言粉尘会恶化井下环境、影响井下人员
2、身体健康，高浓度粉尘在条件满足时甚至会出现爆炸事故1-3。同时随着矿井综合机械化程度提升，作业人员多集中在采掘作业面，采掘作业过程中产生的粉尘明显增加，现场生产时若不采取任何降尘措施，作业点全尘浓度可超过 2 000 mg/m3，给作业点生产安全以及工作人员健康带来较大威胁3-6。综掘掘进进尺快，在掘进期间产生的粉尘量相对较高且受到现场通风条件制约，粉尘浓度相对较高7-8。文中以某矿 3503（以下简称 3503）运输巷掘进为背景，依据现场情况针对性提出粉尘治理技术方案，现场应用后取得较为显著的粉尘治理效果。1工程概况1.1地质概况山西某矿产能 280 万 t/年，现回采的 2 号、5 号煤层
3、煤质均较为坚硬，硬度（f 值）介于 1.52.8，矿井采掘作业均已实现机械化，井下采掘作业面粉尘浓度较高。5 号煤厚 4.5 m、倾角 5，顶板为砂质泥岩、粉砂岩，底板为细砂岩、泥岩。3503 运输巷为矩形断面（净宽 6.5m、净高 4.5m），巷道位于三采区西北侧，采用综掘方式沿着 5 号煤掘进，设计掘进进尺 1 587 m，掘进进尺稳定在 320 m/月。掘进区域内煤层平均厚度 4.5 m，地质结构简单，揭露F338、F190 两条正断层，最大落差 2.1 m。巷道掘进后粉尘浓度高，若不及时采取措施降尘，掘进机司机处全尘、呼尘质量浓度分别在 1 900 mg/m3、680 mg/m3以上，
4、严重制约巷道的掘进速率。1.23503 运输巷掘进迎头产尘特点3503 运输巷掘进区域煤岩体破碎且受到较大的地应力、构造应力影响，同时巷道掘进断面较大，巷道掘进期间迎头粉尘浓度整体较高，具体表现出产尘量大、垮落产生量高以及呼吸性粉尘占比较大等特点。1）粉尘产生量大。3503 运输巷净宽 6.5 m、净高4.5 m，巷道断面大且掘进速度较快。巷道掘进之后产尘强度达到 36103mg/t。掘进现场粉尘质量浓度最高位置处于综掘司机位置，其中测定粉尘质量浓度分别为1 947 mg/m3、687 mg/m3，3503 运输巷相对于其他的非大断面巷道产尘浓度高 10%以上。2）垮落粉尘产生量大。3503
5、运输巷使用综掘机截割巷道顶部煤炭时，由于巷道净高较高，顶煤垮落后产生较大的冲击力，从而导致垮落粉尘产尘量较大。根据已有研究成果表明，综掘机截割后顶煤垮落形成的垮落粉尘占掘进迎头粉尘产生量的 65%以上。3）呼吸性粉尘占比相对较高。对 3503 运输巷掘进迎头粉尘浓度进行测定，发现呼吸性粉尘浓度占比为 32%，而其他的小断面巷道掘进时呼吸性粉尘浓度占比在 26%，3503 运输巷呼吸性粉尘浓度远高于小断面巷道呼吸性粉尘浓度。2综掘巷道综合降尘技术措施为降低巷道掘进期间粉尘浓度，根据 3503 运输巷现场情况，提出综合使用煤层注水、综掘机高压外喷雾、除尘风机等技术措施，实现掘进迎头粉尘有效治理。2
6、.1综掘机高压喷雾降尘在使用的综掘机摇臂根部安装外喷雾架并增设喷雾降尘装置，通过高压喷雾实现掘进迎头全覆盖，降低截割期间粉尘产生量。具体现场布置见图 1 所示。在综掘机外喷雾架上布置有 5 组 G 型喷嘴，根据掘进现场情况设定的喷雾压力为 6 MPa。通过高压喷收稿日期：2022-05-05作者简介：邢凯（1988），男，山西大同人，本科，毕业于中国矿业大学，工程师，现从事安全工程方面的工作。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.082图 1高压喷雾降尘
7、装置布置图掘进机外喷雾装置机载喷雾泵站高压胶管技术应用2023 年第 5 期表 1机载喷雾装置技术参数雾形成的水幕吸收粉尘，避免粉尘大面积扩散。综掘机上方设置 BP25/8P 型机载喷雾泵站，通过泵站供水、供压。现场工作时将喷雾压力设定为 8 MPa，供水量为 50 L/min。2.2掘进迎头煤体注水在 3503 运输巷布置钻场，在钻场内布置钻孔实施分段式深孔注水技术，通过增加掘进前方煤体自身含水率达到降低巷道掘进迎头粉尘浓度目的。分段式深孔注水技术是利用各段封孔器实现注水钻孔不同孔深注水，实现分段注水。具体注水采用的分段式注水封孔器结构组成见图 2 所示。在巷道一旁钻孔内布置 2 个注水钻孔
8、，钻孔孔深统一为 65 m，注水深度 65 m。钻孔注水范围控制掘进迎头并重点对上部煤层注水。注水在水压作用下分段渗入到巷道掘进前方煤层中，增大煤层自身含水率，降低综掘机割煤过程中以及顶煤垮落冲击期间粉尘产生量。2.3转载机及破碎机降尘转载点及破碎点是掘进巷道产尘的一个重要位置，降低转载机及破碎机粉尘产生量，对改善巷道内环境有一定促进作用。为此，依据 3503 运输巷破碎机结构特点，提出综合使用集尘罩、喷雾设备降尘，在集尘罩内布置喷雾设备通过喷雾即可将有效降低破碎机工作期间粉尘外溢量；在转载点位置上方布置 4 个喷雾喷嘴，实现转载点位置全覆盖喷雾降尘，同时为便于控制喷雾，喷雾阀门布置在距离转载
9、机控制司机5 m 位置。2.4长压短抽通风除尘长压短抽通风应配合连采机和压入式通风机联合使用，将迎头产生的粉尘吸入除尘器，避免粉尘大面积扩散，除尘器处理粉尘后将净化的风流流向掘进工作面，达到降低粉尘浓度目的。压入式通风机供风量不仅要满足掘进工作面最低风量需求，还应当高于除尘器处理风量的 1.21.3 倍。3现场应用效果在 3503 运输巷综合使用机载高压喷雾装置、煤层注水、转载机及破碎机降尘以及长压短抽通风除尘等技术措施后，掘进迎头环境质量得以明显改善。掘进工作面采用降尘措施后，通过监测不同作业工序降尘前后粉尘浓度，验证降尘效果，具体粉尘治理措施应用前后掘进迎头粉尘浓度对比情况如表 2 所示。
10、由表 2 可知，掘进工作面采用综合除尘措施后，综掘进司机处全尘、呼尘降尘率分别为 96.8%、96.0%，综掘机司机后 10 m 处全尘、呼尘降尘率分别为 96.0%、95.0%，降尘效果明显。4结论矿井采用综掘方式可实现巷道快速掘进，但是由于掘进速度快、巷道断面大以及通风条件限制等问题，3503 运输巷掘进迎头粉尘浓度较高，给巷道安全快速掘进以及迎头工作人员身体健康等带来一定制约。根据 3503 运输巷现场情况并结合以往掘进巷道粉尘治理经验，提出综合使用综掘机机载高压喷雾降尘、煤层注水、转载点及破碎点喷雾降尘、长压短抽通风降尘等技术措施，并根据现场情况阐述降尘技术方案布置情况。对综合降尘技术
11、措施应用后粉尘浓度进行测定，通过监测工作面粉尘浓度可知，综掘机司机处、综掘机司机后 10 m 处全尘、呼尘降尘率均在 95%以上，降尘效果明显，能够明显改善巷道掘进迎头环境质量。参考文献1赵强.煤矿综掘面高效控除尘技术的研究与应用J.矿业装备，2022（1）：99-101.2李旺旺.干式除尘风机在煤矿井下巷道掘进粉尘治理中的应用J.煤，2022，31（1）：79-80.3贺艳军，王帅，张昊，等.综掘工作面粉尘防治理论与技术研究进展J.能源与环保，2021，43（12）：25-30.4杨胜.干式除尘器在综掘工作面的应用J.机械管理开发，2021，36（8）：207-208；268.5郝锦龙.半煤
12、岩巷道综掘工作面除尘系统研究J.山东煤炭科技，2020（9）：112-114.6谢俊生.煤矿井下全岩巷道综掘干式除尘系统的研发与应用J.矿业安全与环保，2017，44（5）：49-52.7肖远见，邹德均，赵东.综掘机机载除尘装置的研究与应用J.矿业安全与环保，2016，43（2）：110-112.8陈明军.长压短抽除尘系统在小断面岩巷综掘巷道的应用研究J.煤矿机械，2015，36（5）：226-228.（编辑：苗运平）（下转第 245 页）液压油压/MPa输出水压/MPa喷雾角度/（）喷雾量/（L min-1）雾化速度/（m s-1）喷雾有效射程/m雾化粒度/m8125106030100253
13、52430150图 2分段式注水封孔器结构示意图1第一封孔器进水接头；2第二封孔器进水接头；3第三封孔器进水接头；4拔出挂钩；5进口铜套管；6第一封孔器；7带孔铜套管；8第二封孔器；9带孔铜套管；10第三封孔器表 2掘进工作面降尘率作业工序测尘点降尘前粉尘质量浓度/（mg m-3）降尘后粉尘质量浓度/（mg m-3）降尘率/%全尘呼尘全尘呼尘全尘呼尘综掘机割煤综掘机司机处625.7208.619.67.996.896.0综掘机司机后 10 m 处404.9140.915.96.996.095.01 23 45678910邢凯：矿井综掘巷道粉尘治理技术研究2172023 年第 5 期Applic
14、ation of Trough Wave Seismic Technology in Detection of Tectonics in Mining FaceGao Hao（Liuwan Coal Mine,Shanxi Fenxi Mining Industry(Group)Co.,Ltd.,Xiaoyi Shanxi 032303）Abstract:In order to master the distribution of tectonics in 3506 fully mechanized mining face,the trough wave seismic detection t
15、echnologyis applied to the detection of mining face structure,and the trough wave reflection method and trough wave transmission method arecomprehensively used for detection,and the layout of measuring points is determined according to the site conditions.Arrange detectionpoints at an interval of 10
16、 meters and excitation points at an interval of 20 meters in the mining roadway and cutting hole of the mining face.Interpreting and analyzing the data obtained from the exploration,it was found that there are four faults within the mining area with a dropexceeding the thickness of the coal seam,and the distribution position and extension direction of the faults were determined.Subsequently,during the recovery of the 3506 fully mechanized mining face,slot wave seismic faults were exposed with a