采煤工作面综合防尘技术应用研究

张 凯

（潞安职业技术学院，长治 046204）

与其他行业相比，煤矿开采工作需要面临更大的危险，且工作人员长期处在高粉尘环境，严重危害身体健康。近年来，煤矿新发尘肺病人数持续增长，引起了社会各界的普遍关注。如何实现在采煤工作面高效利用各种防尘技术持续提升综合防尘效果，值得深思。

1 煤矿粉尘的危害

煤矿粉尘亦可称之为矿尘，是煤矿生产过程中产生的各类煤微粒与岩微粒。由于微粒自身体积、质量、形状以及矿井内风速、湿度等因素的影响，一部分粉尘会在空中漂浮，继而形成浮尘，直接威胁生产安全。在特定条件下，煤矿粉尘可以发生燃烧甚至爆炸，对矿井带来非常大的危害。此外，粉尘还会造成环境污染，降低巷道中的能见度，威胁工作人员身体健康。

煤炭行业主要的职业病诱因包括粉尘、有毒气体、噪声以及高温等。其中，由粉尘引发的尘肺病最常见，占煤矿职业病比例的70%以上[1]。近年来，虽然国内煤矿安全生产整体形势呈现出好转态势，但是尘肺病病例数呈上升趋势，如图1所示。除了管理问题之外，煤矿企业及工作人员对粉尘危害的认识不足，对职业健康未能形成足够关注，使新型技术在实际推广过程中受到了制约，进一步加剧了煤矿行业尘肺病的情况。

图1 近些年我国煤矿新发尘肺病和事故死亡人数对比图

2 采煤工作面综合防尘技术

经分析煤炭行业尘肺病整体情况可知，提高采煤工作面除尘效果非常重要。必须在煤炭行业中引入新型技术，同时加强管理，才能够获得更好的防尘效果。

2.1 传统防尘技术

某煤矿早期应用传统防尘技术。第一，在采煤机割煤过程中，应用采煤机内外喷雾的方式控制粉尘的产生。第二，在液压支架上安装自动喷雾降尘系统。第三，在液压支架之间、两端以及转载点位置设置防尘喷雾装置。第四，巷道中设置防尘水帘与水幕。第五，通过煤层注水的方式湿润煤层，以降低采煤过程煤尘飞扬的程度。

大量实践发现：应用采煤机内外喷雾的方式经常会出现煤泥堵塞的情况，且其雾化效果较差，实际降尘效果较低；在支架间、两端以及转载点喷雾，容易将工作人员衣物喷湿，影响工作人员继续工作；各类水帘、水幕以及煤层注水设施，需要由工作人员以手动方式开关，人为因素影响较大，很难在工作面发挥出其最优降尘和除尘效果。

2.2 改进综合防尘技术

第一，在采煤机的两个滚筒臂上安装12 MPa规格的自动式增压喷雾降尘设施，能够在短时间内喷出水雾。应用联动控制机制，在无人员值班的工况下自动完成喷雾降尘工作，以保证采煤机割煤过程中全面覆盖矿尘，直接控制根源[2]。为切实达成联动机制，在高压喷水装置中，当水量小于设定水位线或者不使用此装置时，应自动断开设备电源，使采煤机停止工作，从而确保除尘效果，同时防止高压喷雾装置出现堵塞情况。

第二，在液压支架上增设具备负压诱导机制的降尘设施，继而在液压支架发生移动的过程中完成自动喷雾降尘操作，缩减或者避免因为液压支架移动过程所引发的矿尘洒落问题，且要配备联动装置，以实现无工作人员时的有效运行。对比使用前后的防尘效果可发现：负压诱导降尘可以高效缩减矿尘产生量，降尘效果可以达到36%及以上。

第三，对于工作面采煤机中配置的高压喷雾降尘设施，可以在水中添加一定量矿用降尘剂，以确保在高压喷雾下避免矿尘和其他颗粒产生静电，维持矿尘表面与周边范围内空气湿润度，并增加矿尘颗粒自身的质量，使其快速下沉，直接提升降尘效果。比如，KTH-E203型矿用降尘剂并没有任何毒性与刺激性，可以保证工作人员的安全，且可达到49%及以上的降尘率。

第四，为实现实时监控采煤工作面位置的矿尘浓度，同时达到系统自动喷雾降尘的目的，可以在工作面增设在线实时监测与自动喷雾降尘设备[3]。在端头支架上设置监测装置，实时监测巷道内矿尘浓度的变化，同时设置矿尘浓度的限定值。浓度超出设定值后，系统会发出降尘信号，随后自动控制喷雾降尘设备喷雾降尘，使矿尘浓度下降至限定范围。该方法的降尘率可以达到36%，有效控制了矿尘的蔓延。

第五，为有效控制矿尘浓度，可以在工作面区域设置多层智能捕尘网，并与采煤机和液压支架等设施形成联动配合。智能捕尘网由铁丝网和水幕组合而成，可以起到良好的过滤效果，高效过滤矿尘颗粒[4]。对比使用智能捕尘网前后的除尘效果发现，降尘率可以达到34%，达到了多设备联动降尘效果，确保了安全生产，同时为煤矿工作人员提供了优质的工作环境。

3 采煤工作面综合防尘技术应用效果

为实现高效控制采煤工作面的矿尘浓度，该矿以原有防尘设施为基础进行了适当改进。首先，主要采取煤层注水、转载点与架间喷雾、采煤机内外喷雾以及巷道防尘水幕等防尘方法，并经过研究分析引入了新型设备和技术措施。在喷雾降尘用水中添加矿用降尘剂，有效避免了喷雾喷头堵塞的情况。其次，在采煤机滚筒臂上增设自动增压喷雾设施，与采煤机之间形成联动控制，从源头上实现了矿尘的有效控制[5]。再次，在液压支架上设置负压诱导降尘设施，配以联动装置，保证支架移动过程中的降尘效果，降低了人为因素带来的影响。最后，安装智能捕尘网和在线监测设备，促进了喷雾降尘过程的智能化发展。

该矿综合应用以上5种降尘措施并进行联动，科学分析了各种装置的实际使用状况与粉尘密度，加强了工作人员对设备性能的监测，确保多设备联动机制运行状态良好。多设备联动的工况下，有效控制了采煤工作面内的矿尘浓度，达到了安全规程中设定的允许范围，降尘效果如图2所示。

图2 多设备联动除尘效果示意图

4 结语

随着科学技术的不断发展，在自动化综采工作上已经配备了智能化自动降尘装置，并把防尘降尘装置的使用方法和后期维护也纳入精细化管理考核，直接与相关工作人员的业绩相联系。此外，制定相对完善的管理体制，实行责任制，把降尘装置的日常维护监管落实到个人，使得综合防尘工作有条不紊地展开。智能化综合降尘联动装置的使用，在很大程度上为采煤工作创造了良好的环境，确保了职工的生命安全和矿井的生产安全。