姚一龙
（陕西黄陵二号煤矿有限公司，陕西黄陵727306）
【摘要】无尘化开采是煤矿开采技术的一次重大革新，是实现矿井科学化发展的创新之举。目前二号煤矿通过在掘进工作面采用若干无尘化措施，有效降低了工作面矿尘浓度，初步实现了矿井无尘化开采。
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关键词 无尘开采；掘进工作面；矿尘危害
所谓矿尘，是指原煤开采中的次生物，是煤矿“五大”自然灾害之一。防治矿尘危害一直是煤矿安全生产关注的重点以及原煤企业攻克的难点，而无尘化开采技术的提出与实施可以有效地解决矿井开采过程中产生的矿尘危害。
1主要手段与技术特点
1.1煤层注水
煤层注水是掘进工作面最主要的降尘措施之一，也是矿井防尘工作最有效的手段之一，其实质是：通过钻孔并利用水压将水注入煤层中，依靠压力水在煤体裂隙中的渗透、压差、毛细和分子扩散运动，使注入煤层中的水沿着煤的裂隙分割的煤块渗透并储存于裂隙与空隙之中，增加煤体的水分，使煤体得到预先湿润，以减少采煤时产生浮游矿尘的能力。经有关试验证明，煤层含水量达到4%时，矿尘的生成量在原有的基础上将减少80%以上。其次，研究表明注水湿润煤体也可使煤的力学性质发生明显变化，弹性和强度减小，塑性增大，从而使巷道前方的压力分布发生变化，即高压力向煤体深部转移，压力集中系数减小。再次，煤体湿润后，其透气性也将成百上千倍的降低，水对瓦斯的运动起到明显的阻碍效应，煤中瓦斯涌出量和涌出速度都在大幅度下降。做为高瓦斯矿井，该法对于二号煤矿瓦斯防治工作具有一定帮助。
二号煤矿采取在掘进工作面正头打注水孔的方法，从源头降低矿尘产生量。其中注水孔两个，孔深18米，探水孔位置距底板1.5米高，距两帮1.2米，每孔注水4小时以上，降尘效果非常有效。
１.2风水联动净化水幕
风水联动自动净化水幕是一种新型、高效、低能耗、喷雾距离远的自动喷雾降尘装置。主要原理是利用专用雾化喷嘴将高速的空气流和高压水进行气水混合雾化，形成比传统喷雾更细小的水雾，这种水雾是一种可以漂浮移动的薄雾团，这种薄雾团在空中的滞留时间比传统的喷雾大大增加，增加水雾的降尘面积，对粉尘具有更好的吸附作用，从而达到最佳的降尘效果。其主要特点是喷雾距离远、降尘范围大、水雾滞留时间长、降尘效率高、用水量少，是一种高效节能的高压远程自动喷雾降尘装置。
二号煤矿在每个掘进头布置了两组自动风水联动净化水幕，一组安装在掘进工作面正头25m处，一组安装在巷道水仓处，通过净化水幕的使用使掘进工作面回风流中粉尘得到有效控制。
1.3泡沫除尘
泡沫除尘是利用井下的供水管路和压风管路，在水管中加入一定量的添加剂，通过专用的发泡装置，引入压风，产生高倍数泡沫，通过喷嘴喷洒至尘源。泡沫通过良好的覆盖、湿润和黏附等方式作用于矿尘，从根本上防止矿尘的扩散，有效的降低空气中矿尘浓度。该技术与其它湿式抑尘相比，用水量可减少30～80%，抑尘效率比喷雾洒水高3～5倍。
二号煤矿在掘进机切割头上安装泡沫除尘喷雾组，有效降低了工作面在掘进过程中产生的矿尘。
技术特点：
1）泡沫能够无空隙覆盖综掘机切割滚筒，使切割在泡沫体内完成，从根本上阻止矿尘向外扩散；
2）液体形成泡沫后，总体积和总表面积大幅度增大，增加了与矿尘的碰撞机率，提高了降尘效率；
3）泡沫的液膜中含有特制的添加剂，能大幅度降低水的表面张力，迅速增加矿尘被湿润的速度；
4）泡沫具有很好的粘性，矿尘和泡沫接触后会迅速被泡沫黏附；
5）对于高瓦斯矿井，泡沫覆盖切割滚筒能有效抑制由于切割产生的火花，防止瓦斯和矿尘爆炸；
6）耗水量小，避免了水雾除尘耗水量大而引起的综掘机沉陷，提高了工作效率；
7）设备结构简单，安装、拆卸、维护方便。
1.4转载点喷雾
原煤运输通过转载点时会产生大量的矿尘，风流在此处急剧改变方向形成涡流，特别容易将矿尘吹起扩散并随同空气流动进入工作面。转载点喷雾装置可作为对输运物料进行洒水预湿、喷雾降尘使用。
二号煤矿掘进工作面原煤运输系统由掘进机一运、二运、胶带运输机以及刮板运输机组成，当原煤在各个设备之间转载时，由于运输设备具有一定的速度，并且转载点两部运输设备搭接点都有0.5米左右的落差，产生矿尘危害。通过在各个转载点处安装喷雾装置，直接从供水管路上将喷雾管路引至转载点，这种喷雾系统降尘效果显著且结构简单、易操作，经济实用，有利于在煤矿生产中推广。
1.5全断面捕尘网
全断面捕尘网由三部分组成：金属栅栏、防尘网和自动喷雾水幕。其工作原理是：利用悬浮矿尘亲水性的特点，掘进工作面产生的各种矿尘经自动喷雾水幕初步过滤后，流经防尘网时得到二次过滤和净化。该法对工作面进行喷射混凝土作业时产生的水泥矿尘过滤效果尤为突出。
二号煤矿采用40#角铁，根据巷道断面制作全断面扑尘网骨架，并对角铁进行防腐处理。对附着在金属栅栏上的捕尘网，我矿选用吸水性材料覆盖整个断面，并在皮带上方安装自动喷雾感应探头，在弧形喷杆上安设5～7个喷头。水幕与防尘网相距1米，弧形水幕的喷头利用水压将水均匀的喷洒到防尘网上，本身具有吸水性的防尘网因此保持一定湿度。矿尘经过弧形水幕和防尘网时首先被弧形水幕阻挡，然后又附着在防尘网上，层层过滤，达到降低矿尘浓度的目的。
1.6除尘风机
除尘风机系统主要由高压水泵、高压供水管路、水箱、过滤器、控制系统、喷雾架、高压喷嘴、吸风筒及排风筒组成。吸风压力一般大于5.4MPa，吸风孔径大于0.8m，降尘原理在很大程度上表现为惯性、重力、截留、静电、扩散沉降。吸风筒将矿尘等有害气流吸入除尘风机内，除尘风机在内部通过高压水泵的作用将小液滴加压成一种水气流，并且伴有强烈涡流运动。
二号煤矿将除尘风机安装固定在距掘进头40米～45米综掘机皮带支架上，随工作面推进而前移。掘进工作面使用除尘风机后矿尘的降尘效率达到53.2%，呼吸性矿尘的降尘效率达到50.1%以上；掘进工作面使用除尘风机后矿尘的降尘效率可达80.0%，呼吸性矿尘的降尘效率可达75.2%以上。
1.7个体防护
防尘口罩是阻止矿尘进入人体的最后一道防线，能够有效降低矿尘进入几率。所以严格监督、检查个体防护用品的发放、使用，将个体防护用品的使用纳入规章制度，以制度约束员工养成正确使用个体防护用品的良好习惯，对于矿工身体健康具有积极作用。
１.8其它降尘措施
配合主要降尘措施，锚杆机湿式打眼、掘进机内外喷雾、定期对巷道进行洒水降尘等，全方位降低了巷道矿尘浓度。
通过以上多项措施的共同落实，二号煤矿掘进工作面全尘由原先的919.06mg/m3将至9.73mg/m3，呼吸性粉尘由原先的486.64mg/m3将至3.48mg/m3，有效降低了矿尘危害，实现了掘进工作面的无尘化开采，为矿工创造了良好的工作环境，切实保护了矿工人身安全。
２结语
掘进工作面矿尘产生源相对单一，但治理难度较大。生产过程中必须做到从管理上要高度重视，形成制度经常化，有监督、有落实；对职工加强粉尘危害知识宣传教育，保护、使用好防尘设施。
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参考文献
［１］王显政.美国煤矿安全监察体系[M].北京:煤炭工业出版社,2003.
［２］柴兆喜.煤炭工业安全监察与实务[M].北京:煤炭工业出版社,1998.
［责任编辑：邓丽丽］