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摘要：在煤矿生产过程中，粉尘问题一直是威胁职工身体健康和矿井安全生产的重要因素，矿井粉尘综合防治工作在“一通三防”安全管理中占据重要地位。大量的粉尘悬浮于井下采掘巷道中，会造成现场作业环境恶化，增加设备旋转部位的摩擦阻力，影响发热设备表面的散热效率，降低巷道能见度，引起人员罹患尘肺病，甚至发生煤尘爆炸等颠覆性的安全事故。随着我国科技进步和工业体系的不断完备，各种新式大型设备在现代化煤矿陆续投入使用，矿井开采强度和产量不断加大。在极大的促进社会发展的同时，生产过程中产生的粉尘问题也日益凸显。麻地梁煤矿结合自身生产实际，以打造“无尘化矿井”为目标，开展了一系列粉尘综合防治领域的探索工作，并取得了较好的成果，对矿井粉尘综合防治以及保证职工生命健康具有积极的意义，同时为后续综合防尘工作积累了经验。

关键词：无尘化矿井；综合防尘；水幕群；纳米泡沫

1 概述

麻地梁煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗境内，隶属于内蒙古智能煤炭有限责任公司。矿井设计生产能力5.0Mt/a，2023年6月核增产能至10.0 Mt/a。随着矿井产能不断提高，生产强度明显增大，尤其是掘进巷道全部采用大型掘锚固一体机之后，随之而来的粉尘问题也越来越突出。

针对以上情况，麻地梁煤矿以打造“无尘化矿井”为目标引领，采取了一系列措施，包括纳米泡沫减尘、煤层“双孔”注水、底皮带喷雾、巷道矩阵式水幕群、个体正压防尘口罩以及干式除尘风机除尘等，不断加大粉尘综合治理力度，取得了较明显的成果。

2 掘进巷道纳米泡沫减尘

在掘进工作面，利用泡沫的覆盖包裹性能，采用气液混合射流的方式，用泡沫将掘进机与煤体相接触的截割部位全方位包裹起来，阻断粉尘产生以及向巷道中扩散悬浮的通道，实现由传统的被动降尘向主动减尘转变，从根本上减少粉尘的产生。

该系统所用水为工作面喷雾降尘用水，气源为工作面施工用压风。将矿用纳米泡沫减尘装置主机放置于掘进机的机身部位，从工作面供水和压风主管路上各引出Φ19mm高压胶管，并将供水、压风管路与主机连接，主机会自动将防尘用水、纳米减尘泡沫、压风按一定比例混合发泡，生成的泡沫通过高压胶管输送至安装在综掘机炮头附近的喷头支架，最后由喷头喷洒至迎头煤体截割部位，抑制粉尘的产生及扩散。

纳米泡沫减尘措施在麻地梁煤矿5013辅助运输顺槽掘进期间应用较多。作业期间，迎头的空气能见度较之前有明显提高，杜绝了因能见度不足带来安全风险。同时现场人员作业环境也得到了改善。

3 多种形式的煤层注水

麻地梁煤矿5号煤层全水分达到6.34%，属可不注水煤层。但是正在回采的5011综放工作面宽度达到320m，采用下行通风。回风顺槽皮带机运行期间震动产生的粉尘与工作面割煤、放煤产生的粉尘相互叠加，造成巷道中粉尘浓度较大。针对这种情况，麻地梁煤矿仍然决定进行煤层注水，进一步提高原煤含水率。

采煤工作面辅助运输顺槽每隔20m施工一个长度为300m的煤层注水钻孔，采用长孔静压与长孔动压相结合的方式，进行超前煤层注水，通过提前湿润煤体，源头上减少割煤、放煤期间的粉尘。每个注水孔先进行静压注水，待流量计不再变化，随即连接注水泵进行动压注水。经过现场测定，采取煤层注水措施前，5011工作面割煤期间回风侧粉尘浓度可达到18-25mg/m3，经过煤层注水后，工作面割煤期间回风侧粉尘浓度可降低至12-16mg/m3，源头减尘效果较好。

在本轮煤层注水施工过程中，发现采用普通封孔器进行带压注水时，会出现有水从注水孔四周煤壁裂隙向外溢出的情况。经过研判分析，确定为巷道掘进及回采期间，巷道帮部煤体受扰动出现较多裂隙。加之普通封孔器的封孔长度太短，导致注水压力较大时，会有水沿孔口四周煤壁裂隙溢出。随后，改用φ108mm，每根长度为1m的钢制套管进行封孔，每个注水孔使用3根。经过封孔优化后未出现煤壁渗水现象，每个孔注水量可达到36m3～45m3。

在经过一段时间煤层注水的实践后，发现工作面割煤期间的粉尘明显减小，但是经过实测发现，在后部支架放顶煤期间，产生的煤尘又有反弹增大的情况。经过分析，判断原因为顺层注水钻孔开孔位置为距离底板1.5m高度，顺煤层施工，造成采煤机截割高度以上的顶煤湿润程度不足。基于此分析，2024年5月至6月期间，在每个注水孔施工位置附近打设2个注水钻孔，方位角相同，1个沿煤层顺层施工，1个向煤层顶板施工，取得了较好效果，在放顶煤期间粉尘产生量有所减小，取得了较好的效果。

4矿用干式除尘风机

在麻地梁煤矿掘进工作面安装了一台KCG-650D型干式除尘风机，主要由矿用干式除尘器主机、矿用防爆抽出式对旋轴流局部通风机（FBDNo8.0/2×45Kw）、矿用负压风筒等构成。含尘气体在抽出式局部通风机负压作用下，经集气吸尘罩和矿用负压风筒，进入除尘器的过滤室，粉尘被捕集在褶皱式滤筒的外壁，净化后的空气通过滤筒进入净气室后经局部通风机排出。沉积在滤筒上的粉尘达到一定量时，关停局部通风机，逐一启动清灰脉冲阀，通过压缩空气气流反吹，将滤筒外壁积尘吹落。打开卸灰装置，随后粉尘被集中排出，设备运行过程中不需要用水。

在使用前，设备首先进行空负荷试运行，观察各部位是否正常运行，（特别是负压风筒是否拉紧、有无变形）。各部分运行正常后，进行设备带负荷（即除尘工作）运行调试，根据送风量大小调节调风阀门使除尘效果达到最佳状态。

掘进面迎头产生粉尘时，开启抽出式风机，在负压作用下，含粉尘的气流将吸入除尘器内，粉尘被滤筒捕集后，干净的气体从风机排出。随着过滤的进行，捕集在滤筒外壁的粉尘逐渐增多，过滤阻力增加，可以通过压差计观测滤筒的过滤阻力。当阻力达到清灰要求，启动反冲气流反吹清灰。

在实际使用过程中发现，当向掘进工作面供风的局部通风机风筒出口风量大于干式除尘风机风量的时候，会出现迎头粉尘向后方散逸而影响除尘效果的情况。针对这个问题，应当选择与掘进巷道局扇功率相配套的干式除尘风机，使掘进巷道的正压供风与负压吸风相匹配。或者针对现场情况，在迎头采取相应措施，使干式除尘风机吸风口附近局部地点，正压供风风量略小于吸风量，以达到更好效果。

5 胶带机运输巷道内底皮带喷雾

在日常生产过程中，通过观察发现胶带机运输巷道的粉尘来源，主要为皮带机运行期间产生的震动和摩擦，造成粉尘向巷道空气中扩散悬浮。随着矿井生产强度的不断加大，所使用的皮带机型号随之增大，皮带运行速度也大大增加，造成胶带机运输巷道中的粉尘问题也越来越明显。

麻地梁煤矿干群通过仔细观察发现，在皮带机运行过程中，上部皮带在所承载煤流的重力作用下，运行较为平稳，震动幅度较小。下部底皮带的震动较为明显，对粉尘的产生起到关键作用。针对这种情况，采取了在皮带机下部加装底皮带喷雾的方式，每隔300m加装1组。在皮带运行期间，对下皮带进行湿润，减少皮带表面浮煤随震动向四周空气中的散逸。同时，可以对上皮带下表面和底皮带进行润滑，减少皮带与托辊之间的摩擦和震动。

底皮带喷雾装置在麻地梁煤矿5煤胶带机巷使用后，降尘效果较为明显，皮带机运行期间的巷道能见度和空气质量显著提升。

6 巷道矩阵式水幕群

通过长期观察井下粉尘在巷道中的分布情况发现，单独的1道风流净化喷雾装置并不能有效阻止粉尘在巷道中随风流的漂移。针对这种现象，结合地面每当下小雨或毛毛雨的天气，空气会变的特别清新的经验，判断只有大面积的水雾才能起到有效沉降空气中粉尘的作用。对此，通风区干群自行设计加工了一套矩阵型水幕群喷雾降尘装置，通过将多道（5道以上）水幕进行组网，形成区域性的水雾，对巷道粉尘进行有效沉降稀释，净化巷道空气环境。

7 正压呼吸装置

针对个别存在机械破岩情况的掘进工作面，掘锚一体机截割头与岩石表面摩擦产生的岩粉粒径较小，传统的防尘口罩可能无法完全阻挡粉尘进入作业人员呼吸道。麻地梁煤矿尝试探索采购部分正压呼吸面罩，通过连接矿井压风系统，对人员进行正压供风，以达到从根本上完全阻挡岩粉对作业人员伤害的问题。但是在使用过程中发现面罩类装置体积过大，人员带上后影响安全帽的正常佩戴使用。

根据正压面罩的缺点，通风区自己通过拆卸之前升井的损坏压风自救装置配件，自行加工压风主管路与呼吸口罩之间管路的接头，将压风口罩与减压阀、接头通过加长软管与压风系统管路相连接，利用压风对迎头割煤期间固定点作业的人员进行正压呼吸供风。

作为最后一道防线，通过改造的个人正压供风装置，在井下现场试用效果较好，能够通过正压供风的方式，从根本上解决过滤式防尘口罩无法完全杜绝粒径极小的粉尘进入人体呼吸道的问题。

8 实际应用效果

麻地梁煤矿通过持续推进无尘化矿井建设，从思想上达到了宣传教育的效果，提高了广大职工对粉尘危害和防尘工作重要性的认识，在矿区营造了重视防尘工作的浓厚氛围。通过一系列综合防尘措施的推行，有效降低了矿井粉尘含量，优化了井下人员作业环境，对于保证矿井安全生产和人员身心健康具有重要意义。同时，通过一系列探索性的尝试，让无尘化矿井成为可能，摸索出了一系列第一手资料，积累了大量经验，也为后续类似条件其它矿井的无尘化建设提供了参考依据。

9 不足与改进

工作面超前煤层注水减尘过程中发现，若超前时间过多（10天以上）对注水孔进行注水，当工作面推进至注水孔附近割煤和放煤时，则注水减尘的效果欠佳。后分析原因为过于超前进行煤层注水，注水后的煤体随时间推移出现了风干现象，含水量减少。后改进为对每个注水孔都在超前工作面4至5天时间完成注水作业，可有效保证煤层注水减尘效果。

在使用干式除尘风机的掘进工作面，如果含尘气体中水汽含量较多，会有水进入干式除尘器内部，影响除尘效果，并造成滤筒的使用寿命大大降低。所以在使用干式除尘风机的掘进工作面，应减少喷雾降尘，降低粉尘含水率，提高干式除尘效果，并保护设备。

正压呼吸装置在长时间使用过程中发现，麻地梁煤矿地处我国北方蒙古高原，冬季气候严寒，由地面压风机房供到井下作业现场的正压空气温度较低，人员长时间佩戴正压呼吸装置会因大量吸入冷空气而感到不适。所以此装置在北方冬季，不适宜长时间佩戴使用。

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作者简介：王国栋（ 1988.11-），男，安徽省淮北市人，工程师，现从事煤矿“一通三防”技术管理工作。