掘进巷道粉尘分布规律及防治措施_张惠波.pdf

煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 1掘进巷道概况 山西汾西正佳煤业有限责任公司为年产 90 万 t 矿井， 主采煤层有 2 号、 3 号、 10 号以及 11 号煤层， 正 在回采 2 号煤层。2 号煤层平均厚度为 1.6m， 直接顶 为砂砾岩， 厚度为 7.04m， 上距 K8 砂岩 25m 左右； 直 接底为泥岩、 砂质泥岩， 厚度在 1.63m。现在井下正在 掘进 2 号煤层 1209 回采工作面材料巷，巷道设计长 度为 755m， 净宽为 4m， 净高为 2.5m， 矩形断面， 净面 积为 10m2， 矿井通风采用的局部风机型号为 FBDNO. 7.1， 配套采用的风筒直径为 800mm。 风筒悬挂在巷道 的左上角位置， 现场测定的风筒供风量在 500m3/min。 巷道为半煤岩巷道， 采用型号为 EBZ- 160 综掘 机进行掘进，采用锚杆 锚索 锚网支护形式， 掘 进同时进行支护。掘进机边掘进边进行喷雾降尘。 2粉尘浓度测量 2.1测量方法 矿井井下粉尘浓度测定一般采用称重法、 光电法 以及计数法等， 其中称重法操作方便， 测量结果精度 高， 在粉尘浓度测定中应用较为广泛[1～2]。因此， 在对 1209 回采工作面材料巷粉尘浓度进行测定时，也采 用称重法进行。选用防爆粉尘采样 器 型 号 为 FCC- 25， 该采样器可以连续工作接近 4h， 主要结构 组成包括抽气泵、 采样头、 计时器以及流量恒定电路 等。 基本工作原理是先对采样头采用的薄膜重量进行 测量，随后按照测量程序开启抽气泵一段时间后， 对 采样后的滤薄重量进行再次测量， 从而计算出巷道内 粉尘浓度， 具体计算公式如下[3] C W2- W1 Q t 1000（1 ） 式中 C 为巷道内测定的粉尘浓度 （mg/m3） ； W1、 W2分别为采样前后的滤薄重量 （g ） ； Q 为采样器流量 （ml/s ） ， t 表示采样器采样时间 （s ） 。 2.2测量采样点布置 在 1209 回采工作面材料巷内左侧为皮带输送 机， 右侧为人行通道， 为了准确的测量巷道内粉尘浓 度分布， 适当的对采样点进行加密。 在横向方向上距 离巷道右帮约 1m 位置，纵向方向上距离巷道掘进 工作面 25m 位置处设置一个测量采样点， 之后在横 向方向上采样点均是距离巷道右帮 1m， 纵向方向采 样点间隔 75m。具体在巷道内的采样点布置如图 1 所示。 图 1巷道内粉尘测点布置示意图 掘进巷道粉尘分布规律及防治措施 张 惠 波 （山西汾西正佳煤业有限责任公司 ，山西 隰县 041300 ） 摘要 采用称重法对 1209 回采工作面材料巷掘进期间粉尘浓度进行测定， 并对全尘以及呼吸性粉 尘的分布规律进行了研究。根据粉尘分布规律提出在掘进迎头煤层注水、 增设除尘风机、 安装净化水 幕、 转载机加防尘罩及定期清理巷道底板积尘等建议措施， 以期能改善巷道掘进工作面工作环境。 关键词 巷道掘进 ； 粉尘分布 ； 降尘措施 中图分类号 TD714文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 03- 0083- 03 Dust distribution law and prevention measures for driving roadway ZHANG Huibo （Shanxi Xixi Zhengjia Coal IndustryCo., Ltd. , Shanxi Jixian 041300 ） Abstract The dust concentration during the excavation of1209 mining face material was measured by weighing , and the distribution lawof dust and respirable dust was studied. According to the lawof dust distribution, the proposed measures such as water injection into the head coal seam, addition of dust removal fan, installation of purifying water curtain, transfer machine plus dust cover and regular cleaning of dust on the roadwayfloor are proposed toimprove the workingenvironment ofroadwaydrivingface. Key words roadwayexcavation ; dust distribution ; dust reduction measures 83 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 2.3测量方法 对巷道内粉尘浓度进行测顶的具体方法为[4～6] 1 ） 首先将采样器采样膜进行干燥称重， 得到 W1； 2 ） 将采样器放置到 1209 回采工作面材料巷粉尘 测点位置， 并将采样器支架高度设置为 1500mm （呼 吸性粉尘漂浮高度 ） ； 3 ） 将采样器采样头迎向掘进工作面 （回风方向 ） ， 采样器工作时间设定为 20min，吸入流量值设定为 20ml/min； 4 ） 巷道掘进工作面正常掘进， 待 30min （粉尘全 部在巷道内弥散 ） 后， 对粉尘浓度进行测量； 5 ） 测量时在同一个测点先后采用全尘采样头、 呼吸性粉尘采样头进行采样，采样结束后，取出滤 薄， 并将滤薄对折， 放入到预先准备好的采样盒内， 便于保存； 6 ） 将采样取出的滤薄进行连续烘干称量， 待两次 测量间的变化在 0.1mg以内时，便可以停止烘干， 记 录为采样后的滤薄 W2。 按照公式 （1 ） 就可以对各个测 点位置处的全尘以及呼吸性粉尘浓度进行测量。 3测量结果分析 根据 1209 回采工作面材料巷测点的粉尘浓度测 量结果，可以对掘进工作面全尘浓度的分布规律、 运 移规律以及呼吸器粉尘占全尘比例。 通过计算出的数 据可以绘制出全尘以及呼吸性粉尘在 1209 回采工作 面材料巷分布曲线图。 3.1掘进巷道内全尘分布规律 根据井下全尘测量结果， 绘制出全尘在巷道内的 分布曲线， 具体如图 2 所示。 图 2掘进巷道内全尘分布图 从图 2 中可以看出， 在掘进工作面采用喷雾降尘 方式不能将巷道内的全尘浓度降低至国家标准以内。 巷道内距离掘进工作面越近， 全尘浓度越高。在巷道 迎头位置的第一个粉尘测点测出的全尘浓度达到 153mg/m3， 随着与巷道掘进迎头距离增加， 全尘浓度 不断降低。当距离巷道掘进迎头 50m以上时， 巷道内 全尘浓度降低至 131mg/m3，相对于距离掘进迎头 25m位置 50m位置时全尘浓度降低 22mg/m3， 粉尘浓 度降低 14.4； 当距离巷道掘进迎头 100m时， 巷道内 全尘浓度迅速降低， 降低至 54.2mg/m3， 粉尘浓度降低 量较 25m 时降低 98.8 mg/m3，降低幅度达到 65.2。 与巷道掘进迎头距离超过 100m 后随着距离的增加， 巷道内粉尘浓度降低幅度较小，当距离掘进面迎头 200m时， 巷道内全尘浓度在 31mg/m3附近波动， 变化 不明显。在接近巷道出口位置，巷道内粉尘浓度为 25.4mg/m3， 仍远国家标准高， 需要结合采用其他的防 尘措施。 3.2掘进巷道内呼吸性粉尘分布规律 根据井下呼吸性粉尘测量结果， 绘制出呼吸性粉 尘在巷道内的分布曲线， 具体如图 3 所示。 图 3掘进巷道内呼吸性粉尘分布图 从图 3 中可以看出， 呼吸性粉尘在在巷道内的浓 度变化不明显。在距离巷道掘进迎头 25m位置处， 呼 吸性粉尘浓度为 36.2mg/m3，在距离巷道掘进迎头 100m 位置时， 呼吸性粉尘浓度为 30.2mg/m3， 浓度变 化不明显。随着预巷道掘进迎头距离的不断增加， 呼 吸性粉尘浓度有减小趋势， 但是降低幅度较小。在距 离巷道掘进迎头 500m 位置时， 呼吸性粉尘浓度仍有 20.2， 远高于国家标准规定的呼吸性粉尘浓度。 4呼吸性粉尘占比分析 在正常掘进的煤巷中， 粉尘浓度降低措施主要是 通过通风转移粉尘以及喷雾降尘进行。 巷道不同距离 中呼吸粉尘占到全尘浓度比例是判定掘进巷道粉尘 治理效果的重要指标。1209 回采工作面材料巷不同 位置呼吸性粉尘占全尘比值如图 4 所示。 图 4巷道内呼吸性粉尘占全尘比值分布图 84 ChaoXing （上接第 82 页） 应用[A]. 中国石油学会石油物探专业委员会、 中国地球 物理学会勘探地球物理委员会.中国石油学会 2019 年物 探技术研讨会论文集[C].中国石油学会石油物探专业委 员会、 中国地球物理学会勘探地球物理委员会石油地球 物理勘探编辑部,20194. [2] 武喜尊.高精度煤炭三维地震勘探技术[J].物探与化探, 20080123- 27. [3] 张建文.三维地震勘探在古交地区的应用[J].中国煤炭地 质,20080621- 23. [4] 陈海洋,李元杰.三维地震勘探技术在赛尔六矿采区的应 用[J].西部探矿工程,2019,3106129- 130. 作者简介 侯亚平 （1989-） ， 男， 安徽省淮北市人， 2010 年毕业于山 西煤炭职业技术学院矿山地质专业， 助理工程师， 现从事地 质技术管理工作。 （收稿日期 2019- 8- 23） 煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 从图 4 中可以看出， 随着与巷道掘进迎头距离的 不断增加， 呼吸性分粉尘占全尘浓度比例呈现出现急 剧增加， 后趋于稳定趋势。在 25m位置呼吸性分粉尘 占全尘浓度比例为 26.1， 在 248m 位置呼吸性分粉 尘占全尘浓度比值为 86.1。 与巷道掘进迎头距离越 远， 全尘浓度不断降低， 但是呼吸性粉尘占比不断提 升， 同时呼吸性粉尘是导致矽肺病的主要因素， 表明 巷道内的粉尘危害性并没有随着与掘进迎头距离增 加而降低。 呼吸性粉尘占比较大的主要原因是，随着时间 的推移， 全尘自然下沉量较大， 但是呼吸性粉尘的自 然沉降量却十分有限，在井下巷道测量值中呼吸性 粉尘还有增加趋势。 呼吸性粉尘的体积小， 比表面积 大， 在空气中受到的浮力与自身的重力接近， 容易在 空气中长时间悬浮，加之巷道内皮带输送机运输也 不断的产生粉尘、 行人行走会带起部分积尘。 上述诸 多种因素综合作用导致呼吸性粉尘降低幅度较小， 占全尘比值高。 5建议措施 根据 1209 回采工作面材料巷粉尘浓度测量结 果， 降低巷道掘进时粉尘产生量可以从以下几个方面 着手 掘进迎头煤层注水； 增设除尘风机； 安装净化水 幕； 对巷道冲水清洗。 1 ） 掘进迎头煤层注水。根据 1209 回采工作面材 料巷掘进的 2 号煤层赋存情况， 在掘进迎头采用单孔 注水方式， 注水孔孔径为 73mm， 钻进深度为 80mm。 采用型号为 5BZ- 2/16 型动压注水机，注水压力控制 在 16MPa， 注水封孔器采用 KSS63 型， 单个注水钻孔 的注水量要在 120m3左右， 具体根据现场注水情况具 体确定。 2 ） 增设除尘风机。在 1209 回采工作面材料巷掘 进迎头增设布置型号为 KCS- 300D 型矿用湿式防爆 除尘风机， 降低掘进迎头粉尘量。同时由于巷道掘进 时产生的粉尘粒径以及密度小，为了降低除尘效果， 需要在除尘风机用水中调价一些药剂， 提升水对粉尘 的吸附率， 提高除尘效果。 3 ） 安装净化水幕。在掘进工作面迎头 30m 范围 内布置两道净化水幕，在巷道出口 20m 位置处布置 一道净化水幕。巷道迎头净化水幕采用 ZPH- 127 红 外装置， 根据粉尘浓度自动控制喷雾除尘， 提升除尘 的针对性， 并降低水对巷道底板影响。 4 ） 在转载机上架设防尘罩， 降低落煤时粉尘的溢 散量， 并安排专人定期对已经掘进的巷道进行喷水清 扫， 降低积尘扬起量。 参考文献 [1] 李刚,吴将有.某矿山掘进巷道粉尘浓度分布规律[J].现代 矿业,2018,34 （10） 198- 200. [2] 丁翠.掘进巷道粉尘运移扩散规律研究进展[J].煤矿安全, 2018,49 （09） 219- 222232. [3] 王开德,宁洪进,刘茂喜.综掘工作面快速掘进流场与粉尘 数值分析[J].煤炭科技,2017 （03） 71- 74. [4] 罗刚. 综掘面粉尘运移规律模拟研究[D].中国矿业大学, 2017. [5] 刘德爽. 薄煤层掘进工作面气幕控尘技术研究[D].中国矿 业大学,2017. [6] 侯宏涛. 掘进面粉尘浓度分布规律模拟与现场实测对比 [J].江西理工大学学报,2016,37 （03） 61- 67. 作者简介 张惠波， 男， 1989 年 9 月出生， 山西平遥人， 2014 年 6 月 毕业于中国矿业大学银川学院采矿工程专业， 本科， 现为助 理工程师。（收稿日期 2019- 7- 22） 85 ChaoXing