对韦二煤矿采掘工作面防治煤尘技术的研究

工程技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
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DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.21.039
对韦二煤矿采掘工作面防治煤尘技术的研究
①
杭荣华
(宁夏庆华煤化集团有限公司 宁夏吴忠 751400)
摘 要：在煤矿井下作业过程中, 粉尘是最常见的五大灾害之一,它不仅对井下工作人员的健康会产生较大危害,而且很容易导致煤矿井下发生煤尘爆炸。

本文结合韦二煤矿采掘工作面实际，研究和分析了该煤矿采掘工作面综合防尘技术，以便改善井下作业环境,为井下工作人员的安全提供必要保障。

关键词：采掘工作面 煤尘 防治技术中图分类号：TD714 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(c)-0039-02
①作者简介：杭荣华（1986—），男，汉族，宁夏吴忠人，本科，助理工程师，主要从事煤炭开采和管理工作。

1 矿井概况
韦二煤矿采用斜井开拓方式，分南区和北区进行分区式开拓。

矿井设计生产能力为1.50Mt/a，设计可采储量为20942万t，经计算矿井服务年限为93a。

矿井达产初期在南一采区最上部2煤层和4煤层中各布置了一个综采工作面，同时配备了二个煤巷综掘工作面和二个岩巷普掘工作面。

矿井采用机械抽出式通风方法，初期通风方式为中央并列式，中后期为分区式。

工作面采煤工艺为综合机械化采煤。

根据地质报告，本矿井煤的火焰长度为68～＞400mm，煤尘爆炸指数为20.00～26.00，各煤层均属有爆炸性危险，因此本矿井在生产中必须进行煤尘的防治。

2 采掘工作面防治煤尘技术
2.1 采煤工作面除尘
本矿井下工作面是采用综采采煤方法回采，布置两个综采工作面，采用的采煤机为MG2×150/700-WD1型。

所选用的采煤机设有内、外喷雾装置，可有效的降尘。

由于洒水、喷雾供水系统是采用地面自压供水（至井下压力比较大），因此工作面的喷雾压力应通过减压阀进行调节。

采煤机和掘进内喷雾压力要求不小于2MPa，外喷雾压力要求不小于4MPa，当内喷雾不能使用时，要求外喷雾不得低于82MPa，如喷雾装置损坏或无供水时必须停机，及时检修。

另外，为了清除移架时产生的煤尘，在支架上设置喷嘴，可有效除尘，作业地点煤尘可减少80%～88%。

采煤工作面上、下顺槽应设置水幕。

水压0.75MPa。

采煤工作人员必须配戴防尘口罩或防尘帽。

2.2 掘进工作面除尘
井下布置四个掘进工作面（二个煤巷综掘组和二个岩巷普掘组）。

煤巷综掘面配置EBZ260A型掘进机，该机配置了内、外喷雾装置，可有效降尘。

掘进机内喷雾水压不得小于3MPa，外喷雾水压不得小于1.5MPa。

为防止掘进机切割时产生火花引爆瓦斯，造成瓦斯煤尘爆炸事故，在掘进机上安装了自动抑爆装置。

另外在作业点配置湿式除尘器，在距离作业点200m处和巷道出口处设置水幕（水压0.75MPa ）。

如喷雾装置损坏或停水时必须停机。

岩巷掘进面为普掘组，采用钻、爆法掘进。

因此为了防止粉尘的飞扬必须采用湿式凿岩（打眼），可有效控制作业时的粉尘飞扬。

凿岩机选用中心供水式，效果更好，水
压不得小于1.0MPa。

另外，爆破时应采用水封爆破和水炮
泥，可借助爆破时产生的压力将水压入岩（煤）层中湿润岩（煤）体，而且汽化水降尘效果更好。

资料表明，降尘效果可达80%左右，降低炮烟浓度70%左右，空气中有害气体含量降低37%～46%，而且可降低炸药爆燃瓦斯的可能性。

另外，掘进工作点的工作员必须配戴防尘口罩或防尘帽，加强个体防护。

3 煤层注水防尘技术
煤层预注水是防尘的有效方法，降尘率可达60%～90%，国内、外只要有条件的煤矿大部分均采用此法防尘。

煤层注水设计涉及到许多的基础资料（实测），如煤的机械特征（煤的透水性、原始水分、孔隙率、煤层湿润边角、裂隙发育情况、煤的饱和含水率等）和顶、底板物理力学性质（围岩透水性、孔隙率、硬度、自然含水率、饱和含水率等），再就是煤层爆炸指数，煤层赋存条件和矿井设计中的有关内容。

这些有关资料，尤其是煤的机械特征和顶、底板岩层的物理力学性质，在地质资料中叙述较少，因此只能根据同等地质条件和煤层条件进行粗略计算，再根据今后的补勘和实测资料复核修正。

3.1 煤层注水设计依据
各煤层的内在水份均低，原煤Mad平均值在1%以下；煤层层状构造，内生裂隙发育。

可采煤层顶板多属于半坚硬、坚硬的层状砂质岩类和灰岩，稳定性中等。

岩层透水性较低，含水率小。

井田内共有11层可采煤层，在同一组内煤层层间距比较近，上组煤各煤层之间平均在16.89～41.2m之间，下组煤各煤层之间平均在5.48～65.21m之间。

夹矸层少，基本无夹矸，倾角井田北部较大，在25°左右，南部较缓，在10°左。

煤尘爆炸性较强。

采掘强度大，极易造成煤尘飞扬，所以煤层注水是非常必要的。

3.2 注水工艺、参数及设备
3.2.1 注水方式的选择
本井为大型矿井（1.5Mt/a ），回采强度大，工作面年推进度综采面为1620m，煤层大部分为中厚煤层，因此选择最先进和效率高的长孔注水方式。

其主要优点是钻孔湿润面积大、均匀，超前注水不但可避开开采应力集中区而且不干扰正常生产，注水成本相对也低。

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3.2.2 煤层注水工艺及参数计算
(1)钻孔直径。

矿井设计中煤层注水选择长孔注水方式，选用专用的注水钻机，型号为MYZ-200（22kW ），钻杆长度为200m，钻杆直径为50mm，开孔直径87mm，。

(2)钻孔长度确定。

综采工作面长度2煤首采工作面为200m，4煤首采工作面为220m，所选钻机的钻杆长度为200m，因此采用双向扇形钻孔注水，即在煤层的运输、回风顺槽打钻。

钻深应根据工作面长度和煤层透水性与钻孔方向确定。

计算公式：L =L 1-M ,其中：L —为钻孔长度（m ）；L 1—为工作面长度（m ）；M —取值范围（下向孔取20m，上向孔取30m ）。

根据计算综采面向下孔的钻孔深2煤为180m，4煤为200m；向上孔的钻孔深度为2煤为170m，4煤为190m。

(3)钻孔间距。

合理的钻孔间距应在实践中确定，国内一般采用的间距为10～25m，也可根据经验公式B =5h （h 为钻机工作面巷道净高）来计算。

煤层顺槽净高为3.0m，因此计算的钻孔间距为15m。

(4)钻孔角度。

钻孔角度原则上与煤层倾角一致，但考虑到钻杆的下沉，开口位置宜靠近煤层的上部。

另外，煤层中间有较致密的夹矸时，应考虑将夹矸穿透，使得能分层湿润。

(5)封孔方式及深度确定。

封孔深度也应该通过实验来确定，原则上保持不从孔口及附近的煤壁透水、泄水、渗水。

根据煤层和注水参数
的确定，设计中采用水泥砂浆封孔泵封孔，封孔的深度根据国内经验选择为5～8m。

3.2.3 注水系统的选择
本次设计煤层注水采用动压注水系统，井下供水管路输送过来的水通过煤层注水泵加压后，通过注水钻机注入煤层。

3.2.4 注水设备、仪器选择经过分析、计算本次选择的注水设备与仪器主要有注水钻机MYZ-200型钻机，钻深200m，钻杆直径50mm，外型尺寸2200×600×940mm。

煤层注水泵选用7BZ-3/80
型，流量为3m 3
/h，压力为8MPa，功率为10kW。

水泥砂浆封孔泵选用SLB—Ⅱ型，封孔深度倾斜孔可达20m。

选用便携式快速水分测定仪，型号为WM—A型。

4 结语
近年来在煤矿生产和开采过程中, 采掘工作面机械化
程度提高、产尘量增加, 但是采掘工作面粉尘的防治方法单一、效果不明显, 煤矿职工尘肺病、煤矽肺病例数量逐年上升。

通过在现场实践，韦二煤矿采掘工作面通过除尘技术的应用, 粉尘浓度大大降低, 极大改善了采掘工作面的工作环境, 大大提高了劳动生产效率,为员工的身心健康和劳动安全提供了有力保障。

参考文献
[1] 李茂臣.采掘工作面防尘技术研究与应用[J].山东煤炭科技,2016(2):46-47.
[2] 张剑青.综合防尘新技术在煤矿采掘工作面中的运用分析[J].能源与节能,2018(4):21-23.(上接38页)
成本。

(3)该项目成功实施，保证直接空冷机组冬季运行时，通过降低背压达到节能的效果，又能保证空冷岛冬季安全稳定运行的目的；尤其是加装挡风装置，采取自动和手动两种控制模式，实现解决人工铺盖苫布和冬季减少退列运行，达到空冷风机全部停运的目的，降低厂用电率；又可以避免随着机组运行，空冷蝶阀不严带来的隐患。

4 结语
本项工作的实施，对北方空冷机组的节能优化运行及防寒防冻有较好的指导作用。

(1)空冷岛冷端优化在北方地区冬季有大风的电厂，改造的需求。

(2)响应国家政策、节能环保是企业发展中的重要指标。

汽轮机系统冷端优化在极寒地区除了可以达到防寒防冻的目的，还可以实现空冷不退列运行的目的，从而达到管束进汽自然冷却，风机不运行的节能目的。

(3)可以消除随着机组长期运行后，空冷进汽蝶阀密封不严带来的结冰冻结管束的隐患。

这在北方寒冷地域有极大的推广意义。

参考文献
[1] 袁喜明,萨如拉.北方严寒地区建设直接空冷机组的可行性分析[J].电网技术,2008(S2):314-316.
[2] 孙永斌,王礼,刘国华,等.极寒地区空冷机组防冻优化分析[J].东北电力技术,2017,38(1):37-38.
[3] 孟静宇.直接空冷机组冷端运行优化与实践[D].华北电力大学,2015.
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