1.神华神东煤炭集团有限责任公司 上湾煤矿 内蒙古鄂尔多斯 017209；
2.煤科集团沈阳研究院有限公司 辽宁抚顺 113122；
3.煤矿安全技术国家重点实验室 辽宁抚顺 113122
摘要：神东矿区作为中国最大的煤炭生产基地，随着煤矿采掘机械化程度的不断提高，矿井的开采方法和采煤工艺向着高效、集约化生产的方向发展，产生的粉尘量大大增加，严重威胁着煤矿安全高效生产和作业人员的身心健康。本文以神东煤炭集团上湾矿为研究背景，研究各种防尘技术在上湾矿的应用和取得的效果。
关键词：矿井粉尘；除尘率；粉尘治理；综合防尘；粉尘量；防尘技术
我国的矿产资源丰富，矿井开采规模不断扩大，机械强度不多增加，矿井的开采强度也不断加大。煤矿在生产煤炭、井下运输、地面洗选及装车过程中都会产生大量的粉尘粒子漂浮在生产环境的空气中，这就是矿井粉尘，矿井粉尘也是煤矿五大自然灾害之一[1-3]。煤矿粉尘因其自身特殊地物理化学特性，导致其在具有爆炸危险性的同时，还具有减少仪器设备的使用寿命和精度、降低生产现场环境的可见度、容易自燃以及导致长期接尘人员患职业病（尘肺病）等危害[4-8]。从而可见，煤矿粉尘不仅威胁着矿井的安全生产，还严重危及着矿工的身心健康。随着机械化程度的不断提高，采煤工作面、掘进工作面粉尘、煤尘浓度等等增加，危害程度加大，如果防治不全面，患病率将呈上升趋势。
多年来，神华神东集团上湾煤矿在粉尘防治过程中，本着“以人为本，保护员工”的原则，坚持“预防为主、防治结合”一个方针，树立“杜绝尘肺职业病”一个理念，通过“综采防尘、连采防尘、巷道防尘、个体防护”四条途径，严把防尘措施“五道关”，形成了“1145”治理模式，取得了良好的效果。
1 目前采用的粉尘防治技术
上湾煤矿目前回采12煤三盘区，所布置的综采工作面均为大采高，生产过程中煤尘产生量大，煤尘全尘浓度高达200 mg/m3左右。本着从粉尘源头上控制粉尘浓度的原则，上湾煤矿采取“严把五关”的治理措施，使粉尘浓度大大降低。
1.1 综采工作面防尘技术措施
（1）采煤机原始喷雾除尘系统
确保采煤机原装喷雾设施的正常发挥，内压力不得低于2MPa，外压力不得低于4MPa，最大可达14.3MPa。喷嘴完好，雾化效果好。通过采煤机原始喷雾除尘系统，使煤尘的全尘浓度由187.6mg/m3降至160.6mg/m3，降尘率为14.4%。
（2）采煤机辅助高压喷雾除尘系统
为了进一步从源头上控制粉尘，在采煤机原有内外喷雾基础上，另外单独增加一套高压喷雾装置，泵压16MPa，雾化效果好；同时增加了喷雾捕尘剂，进一步提高降尘效果。通过采煤机辅助高压喷雾除尘系统，使煤尘的全尘浓度由160.6mg/m3降至120.4mg/m3，降尘率为25.1%，使用捕尘剂降尘率可达56.2%。
（3）负压除尘系统
在液压支架上每5架设置一道喷雾，利用高压雾流形成负压区，吸附粉尘，能与支架护帮板联动，保证采煤机割煤时喷雾，通过后立即关闭，也可根据割煤方向手动控制。通过使用负压除尘系统，使煤尘的全尘浓度由120.4mg/m3降至88.4mg/m3，降尘率为26.6%。
（4）湿式捕尘网除尘系统
在工作面前、中、后部安设3道由神东矿区自主研制的湿式捕尘网，通过工作面架间喷雾在滤网上形成水滤膜，增加空气中粉尘接粗滤，提高捕尘效率，尤其对呼吸性粉尘能起到显著的效果。湿式捕尘网通过液压马达实现升降，采煤机割煤时收起，通过后放下。
在回风顺槽距超前支架30m范围内再安设一道湿式捕尘网，底座安设轮子，随着工作面前移，在湿式捕尘网所在位置的上风侧20cm顶板上安设一套水幕，水幕方向与风流成45°。
通过湿式捕尘网除尘系统，使煤尘浓度由88.4mg/m3降至32.2mg/m3，降尘率为63.8%，回顺呼吸性粉尘浓度降为8.1mg/m3。
（5）个体防护
上湾煤矿严格按照国家规定，提高员工个体防护标准，使用了国际上比较先进的3M防尘口罩以及其它防护用品，针对不同岗位作业环境粉尘浓度不同的情况，配备了不同类型个体防尘口罩，以减少员工吸入的粉尘量。通过使用防尘口罩及其它防护用品，可吸入的煤尘浓度由32.2mg/m3降至1.6mg/m3，降尘率为95%。
1.2连采掘进面防尘技术措施
距测定，在未采取任何措施时连采掘进面的粉尘浓度高达1000mg/m3，特别是岩巷掘进时粉尘分散度和游离的SIO2含量更高，对人体的危害极大。上湾煤矿连采期间，关于防尘同样采取“严把五关”的治理措施。
（1）连采机高压喷雾除尘系统
连采机在原有内外喷雾、除尘风机的基础上，再增设了一套煤机高压喷雾装置，可全部覆盖滚筒，雾化效果好，从最大的产尘源头上降低粉尘浓度。通过使用连采机高压喷雾除尘系统，使煤尘的全尘浓度由201.4mg/m3降至62.7mg/m3，降尘率为68.9%。
（2）给料破碎机除尘
利用给料破碎机上料口处、破碎机滚筒处、出料口的净化水幕降低转载、破碎环节粉尘。通过给料破碎机除尘，使煤尘的全尘浓度由62.7mg/m3降至50.3mg/m3，降尘率为19.8%。
（3）进回风水幕除尘
进风水幕：在掘进面进风顺槽距大巷100m处设一道水幕；在局部通风机前20m处设一道水幕；在距工作面50m处进风侧设一道水幕。
回风水幕：在距工作面50m处回风侧设一道水幕；在回风顺槽风流汇合处下风侧100m处设一道水幕。
通过进回风水幕除尘，使煤尘的全尘浓度由50.3mg/m3降至42.5mg/m3，降尘率为15.9%。
（4）回风湿式捕尘网除尘系统
在给料破碎机下风侧最近联巷设置一道湿式捕尘网，对掘进面回风流降尘。通过回风湿式捕尘网除尘系统，使煤尘的全尘浓度由42.5mg/m3降至33.8mg/m3，降尘率为20.5%，呼吸性粉尘浓度下降至9.0mg/m3。
（5）个体防护
通过使用防尘口罩及其它防护用品，煤尘浓度由33.8mg/m3降至1.69mg/m3，降尘率为95%。
1.3巷道内防尘技术措施
上湾煤矿的综采工作面均布置了两条运输顺槽和一条回风顺槽（下顺槽）。两条运输顺槽中一条为胶运顺槽（上顺槽），主要用于运煤、进风和行人；另一条为辅运顺槽，主要用于进风、运料和行人；回风顺槽主要用于回风和行人。在防尘治理方面，采用了人工、机械洒水及红外感应自动洒水，均起到了一定的防尘降尘的效果。
（1）辅运巷道防尘系统
辅运大巷每班安排专人清扫并用洒水车洒水，保证路面干净潮湿；井下设置洗车点，对辅助运输车辆每班进行冲洗；辅助运输巷每隔800m设置一道水幕，每两道水幕中设置一道红外感应自动喷雾，人车通过时开启，通过后关闭。
（2）胶带机运输巷道防尘系统
在胶带机运输大巷每500m设一道全断面水幕；在皮带机头、机尾底皮带上加装自动喷雾装置；皮带巷每月人工除尘不少于三次，机头、机尾、转载点等易扬尘区域，每班进行冲洗，保证无积尘；在皮带机转载点下风侧3～5m处设置一道触控自动喷雾。皮带运煤时开启，皮带停机或空转时关闭，实现适时降尘。
（3）回风巷道防尘系统
在回风大巷每500m安设一道全断面的水幕，喷头迎风安设，24小时开启。每旬安排人员冲洗一次回风大巷，综采回风顺槽每周冲洗一次，保证巷道内无煤尘积聚。
2 效果分析
通过采用各种措施后，防尘效果明显，综采工作面全尘浓度由231.8 mg/m3降至51.6 mg/m3；连采工作面全尘浓度由241.4mg/m3降至68.4mg/m3；综采回风全尘浓度由187.6mg/m3降至24.2mg/m3；连采回风全尘浓度由201.4mg/m3降至33.8mg/m3；总回风巷全尘浓度由71.3mg/m3降至8.8mg/m3。综合降尘前后对比图如图1所示。
3 结论
矿井在生产过程中煤尘的产生是不可避免的，矿井粉尘的治理也是一项长期艰巨的任务，它不仅关系到职工的身心健康，还影响到煤矿的经济效益、社会效益等系列问题；但是只要管理到位，采取的治理措施得当，便可以保证煤尘降到安全浓度以下。21世纪是科学技术迅猛发展的时代，是信息技术、生物技术等新技术广泛渗透到社会各领域的时代，给煤矿粉尘防治技术的发展带来了机遇与挑战。煤炭工作者应在总结和完善现有防尘技术的基础上，运用高新技术来发展安全高效的新型粉尘防治技术，为煤矿采掘工作面创造一个安全、卫生、舒适的环境，以适应煤炭工业可持续发展的需要。
参考文献：
[1] 王德明.矿井通风与安全[M].徐州.中国矿业大学出版社，2007.
[2] 杨胜强.粉尘防治理论与技术[M].徐州.中国矿业大学出版社，2009.
[3] 李德文.煤矿粉尘及职业病防治技术[M].徐州.中国矿业大学出版社，2007.
[4] 王绪友.综采放顶煤采煤工作面综合防尘技术应用[J].煤炭现代化，2007，32（1）：21，26.
[5] 张延松.综放工作面煤层注水技术的研究[J].煤炭科学技术，2001，29（1）：33-35，42.
[6] 李松营.国内煤炭市场低迷致因分析[J].能源技术与管理，2016，41（5）：5-6.
[7] 段明泽.煤矿采矿技术应用问题的探讨[J].能源与节能，2012，21（6）：58-59.
[8] 聂文，程卫民，郭允相..综掘面空气幕封闭式除尘系统的研究与应用[J].煤矿安全，2009，40（3）：19-22.
[9]刘影德，王新艳.浅谈煤矿粉尘防治技术[J].黑龙江科技信息，2015，（10）：37.[2017-08-04].
作者简介：
翟春宝（1987－），男，（助理工程师），毕业于山西大同大学工学院矿井通风与安全专业，现任神华神东煤炭集团有限公司上湾煤矿生产办副主任工程师，现主要从事煤矿“一通三防”工作。
论文作者:翟春宝1,鹿文勇2,李玉福3
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2017/12/29
标签：粉尘论文; 煤尘论文; 浓度论文; 水幕论文; 工作面论文; 煤矿论文; 降至论文; 《基层建设》2017年第28期论文;