采区综合防尘技术措施.doc

第一章 矿井基本条件
一、设计基础资料
1、矿井概况
某矿地处平原。地面标高+150m，井田走向长度5km，倾斜方向长度3.3km，井田上界以标高-165m为界，下界以标高-1020m为界，两边以断层为界，井田内煤层赋存稳定，井田可采储量约1.08亿吨，根据开采条件，煤炭供求状况及《规程》规定，确定此矿为年产150万吨的大型矿井，采用立井多水平上下山开拓，服务年限为72年。矿井相对瓦斯涌出量为6.6m3／T。
2、采煤工作面概况
煤层赋存稳定,煤层倾角10°，煤层厚度2.5m，煤的容重为1.4t/m3；煤层普氏硬度1～1.5；煤层的孔隙率为13%；煤层有自然发火危险，发火期为16～18个月；煤尘有爆炸性；瓦斯相对涌出量1.7924m3/t，绝对涌出量4.95m3/min。
顶板岩性 伪顶：无；直接顶：砂质泥岩，深灰色，块状含植物化石，厚0.4～5.2米 ；基本顶：粉砂岩，灰色，薄层状，含细小云母，厚1.1～7.4米。
底板特性 直接底：泥岩呈深灰色，块状，含植物化石，厚0.6～6.5米 ；老底：砂质泥岩，灰色块状，含少量植物根部化石。
工作面标高-253m～-294m，走向长1050m，倾斜长150m，综采工作面产量为1620吨／日，日进6刀，截深0.8m。“四.六”制作业，三班工作，一班检修。工作面风巷和机巷分别布置φ50供水管路，由副井口储水池静压供水。
附：采煤工作面巷道布置示意图(见图1-1-1）。

图1-1-1 采煤工作面巷道布置示意图

二、编写依据
根据《煤矿安全规程》第一百五十六条：矿井应制定综合防尘、预防和隔绝煤尘爆炸措施的规定，结合我矿采、掘、运输特点, 特制定防尘措施计划。以消除粉尘危害，防止煤尘爆炸事故的发生，保障职工的安全和身体健康。
三、采区防尘目的、意义
煤矿矿尘产生具有自身的特点，和地面相比，尘源不仅分布广，而且由于作业空间有限和机械化程度的不断提高，产尘相对对集中，这些尘源浓度高、移动性大，且因时因地不断发生变化。因此实时监控和控制尘缘具有重要意义。

第二章 采区综合防尘
一、掘进防尘
1、掘进方法
本设计采用掘进机掘进
（1） 喷雾降尘
掘进机外喷雾降尘喷嘴的布置方式和外喷雾降尘系统示意图
1—截割头；2—朝外喷雾喷嘴；3—圆环形喷雾架；4—悬臂
掘进机作业时产尘量大，应选择喷雾降尘措施。掘进机喷雾分为内、外两种，内喷雾通过掘进机切割机构上的喷嘴向割落的煤岩处直接喷雾，在矿尘生成的瞬间将其抑制，外喷雾则用于捕集空气中悬浮的矿尘。内喷雾装置的使用水压不得小于3Mpa，外喷雾装置的使用水压不得小于1.5MPa；较好的内外喷雾系统可使空气中含尘量减小85％—95％。如果内喷雾装置的使用水压小于3MPa或无内喷雾装置，则必须使用外喷雾装置和除尘器。
（2）采用配套除尘设备除尘
采用内外喷雾的方法虽然能减少掘进机截割时产生的矿尘，但余下的矿尘浓度距国家卫生标准的要求仍相差很大，因此还需要采用与掘进机配套的除尘设备，对作业场所的含尘空气进行进一步净化处理。目前主要应用的除尘设备有水射流除尘风机和综掘机机载水力负压除尘器等。PSCF—A6型水射流除尘风机的工作水压与可处理的风量一般在实际使用中可根据需要进行调节

PSCF—A6型水射流除尘风机安装布置图
二、采煤工作面防尘
1）采煤防尘方法
本设计采用综采喷雾防尘
（1）喷雾系统
在喷雾系统中分为内喷雾方式和外喷雾方式。采煤机必须安装内、外喷雾装置。截煤时必须喷雾降尘，内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于1.5MPa，喷雾流量应与机型相匹配。如果内喷雾装置不能正常喷雾，外喷雾压力不得小于4MPa。无水或喷雾装置损坏时必须停机。
内喷雾方式的水由安装在滚筒上的喷嘴喷出；外喷雾方式的水由安装在截割部的箱体上、摇臂上或挡板上的喷嘴喷出。
在内外喷雾和冷却系统。水的分配有以下两种方式：第一种是水进机组总水门后分成两路，一路不减压直接供内喷雾；另一路减压后分成两个支路：一支路经过电机和牵引部冷却器供外喷雾，二支路直接供外喷雾。DY—150型采煤机即属于这类系统
MLS3—170型采煤机的冷却与喷雾系统
1－电拉箱；2－左截煤部；3－牵引部；4－冷却器；5－中间箱；
6－电动机；7—右截煤部；8—接线箱；9—压力表；10—水分配器；
1l—过滤器；12—开关阀

（2）降尘技术
煤炭科学研究总院重庆分院开发的采煤机机载液动泵高压外喷雾降尘技术，已在阳泉二矿及平顶山、淮南、兖州、铁法等煤矿应用，并获得良好的降尘效果。
机载液动泵供水高压外喷雾降尘技术是采用体积小、质量轻的三柱塞泵，利用采煤机调高或主牵引液压系统的高压油为动力驱动液压马达，带动水泵运行而实现的一种降尘新技术。利用调高液压系统的高压油为动力的液压系统如图所示。
采煤机机载液动泵高压外喷雾系统示意图
机载泵体形较小，在KGS—320／B型采煤机上应用时可安装在采煤机的面板下面，高压外喷雾系统如图所示。
工作面煤尘浓度及喷雾降尘效果表
割煤条件
机载泵使用情况
煤尘浓(mg·m3)
降尘率／％
顺风割煤
未使用
622．7
91．0
使 用
54．6
逆风割煤
未使用
838．6
90．5
使 用
77．7
当采煤机滚筒处于非调高工作状态时，喷雾压力可达7MPa；处于调高状态时，喷雾压力有所下降。在喷雾流量为20L／min左右时,如上表所示
实际应用情况表明，采煤机机载液动泵高压外喷雾系统比较简单，便于实施和操作，耗水量低而降尘效果好。
三、移架防尘措施
综采工作面自移式液压支架在降柱和前移过程中将产生大量矿尘，采用自动喷雾降尘方法是最理想的降尘方法，其工作原理是示意图如下图所示
1．自动喷雾装置工作原理
液压支架自动喷雾主要靠联动阀来实现。联动阀外形如图下所示。阀座上有4个孔，其中2个孔为喷雾的进水和出水孔，另2个孔为与支架降柱和升柱相连接的通液孔。阀座与支架相应部位相连接。联动阀的工作原理是：液压支架降柱时，降柱液路中分出一股乳化液进入联动阀阀座的降柱液孔后通向第一单向阀，推动阀芯前移，沟通单向阀液路；此液路又通向第二液路，打开第二单向阀，乳化液通过并推动活塞前进，顶开水路单向阀阀芯，接通喷雾水，支架各喷嘴开始喷雾。支架转入移架时，喷雾继续。当支架升柱时，升柱液路中分出一股乳化液，进入联动阀座的升柱液孔后通向第一单向阀，打开阀芯，将密封在阀座液路中的压力卸除。此时，第二单向阀在水压和弹簧力的作用下阀芯复位，封住水路，支架的喷嘴停止喷雾。
联动阀外形图
1－阀座；2－第二单向阀；3－螺钉；4－第一单向阀

液压支架自动喷雾喷嘴布置示意图

第三章 转载运输系统综合防尘
喷雾是目前井下转载运输系统的主要防尘措施。它具有简单易行、经济，且降尘效果较好等突出优点，特别是不同结构及控制方式的自动喷雾洒水装置，具有按需动作、控制较先进、应用广和降尘效果显著等特点，适宜现场采用。
采煤工作面及机巷由于煤的运输和转载中，因机械的翻动，通常会有不同程度的粉尘飞扬，有时甚至在矿井通风流中就出现严重的灾害。因此，必须采取喷雾降尘的措施来降低转载运输过程中的粉尘。根据煤矿的实际情况，我们需要在三个地点设置水幕来降低粉尘的危害。
1．运输机转载处喷雾降尘
运输转载点喷嘴安设方式
1—供水管：2—胶带；3—喷嘴
落煤经工作面溜子道运送到运输巷道中间，由于机械振动摩擦造成了煤的进一步破碎和飞扬。各个转载点，由于两台溜子或胶带运输机搭接之间有高差，所以碎煤和矿尘由上往下滚落，细微矿尘风流吹起，产生局部煤尘飞扬。转载点煤尘飞扬的治理一般是定点喷雾，但有时效果不佳，主要原因是喷嘴安设角度不对，或喷嘴数量不足，喷水量满足不了灭尘的要求。因此，如采用单喷嘴喷雾，则应选实心圆锥雾体的喷雾器，并安装在转载点回风侧1 m处，成45°斜对尘源，这样可提高雾粒和煤尘尘粒碰撞几率，提高水雾降尘能力。如单喷嘴水雾不能消除矿尘飞扬，还可如图4-3-1所示成三星形设三个喷嘴，实现密封尘源式喷雾，试验证明其效果最佳。

2．翻笼喷雾降尘
煤由工作面运到翻笼硐室，沿程各工序虽都已进行多次喷雾除尘，但仍有一部分粉尘在翻笼卸煤时在剪切风流作用下而被扬起，因翻笼大多位于矿井主进风流中，故不能忽视翻笼的喷雾降尘工作。
如图所示为用于翻笼的喷雾洒水装置。安装在翻笼旁的喷咀应保证矿车与矿仓之间的整个空间为水幕遮档，使卸出的煤(或矸)湿润和将悬浮的矿尘沉降。为此，顺翻转方向一侧的喷咀安装位置要稍高，喷雾可用电磁阀或电磁铁牵引的阀门控制喷咀工作。
煤仓封闭喷雾
1－新鲜风流；2－环形喷雾环；
3－隔离滤网；4－皮带；5－迎风挡板
翻笼喷雾降尘示意图

3．采区煤仓洒水降尘
采区煤仓或井下煤仓口在溜子或皮带卸煤时，一般矿尘每立方米高达几十甚至上百毫克，特别是两台溜子或皮带机相对同时开动时，矿尘浓度会更高，如煤仓口无防尘措施并且溜子(或皮带)巷道又为入风巷道时，那么高浓度矿尘对巷道污染将蔓延几十米甚至上百米，造成整个巷道周壁和电器设备上大量积尘，潜伏事故隐患。消除煤仓口矿尘飞扬的简单方法是实现全封闭式喷雾和局部隔离净化。其布置方式如图所示。
图中喷雾水环为6分管制作的圆形微孔喷雾器，其直径等于或略大于煤仓口直径，迎风板为木制、胶皮或塑料制板，板面与风流成钝角安设，引导风流从喷雾水环上部通过。滤尘隔离网用透气塑料编织制做或细金属丝编织物制做，最宜两至三层，使水环喷射的水雾尚不能沉降的那部分矿尘在这里碰撞沉降。经过滤织物的风流，应保持清洁。
由于底卸煤仓每次卸载强度大，并且连续卸载，矿尘浓度高，所以在底卸仓口和仓口上部均要设自动喷雾装置。控制方式可采用电自动控制或触点式自动控制。
4. 水幕降尘
某些矿井的中央煤仓在井底车场，翻笼工作时会使主要进风流受到矿尘的严重污染。这种情况应该在距翻笼下风侧约10m处设置一排或两排喷咀组成的除尘水幕，这种由喷雾体交织的水幕将全断面遮断，除尘效果良好。安装在运输巷的水幕应该是自动的，避免人行和车辆通过时被水雾淋湿。

第四章 隔绝煤尘爆炸措施
   开采有煤尘爆炸危险性的矿井，其综采工作面的防尘措施还应该包括预防和隔绝煤尘爆炸的措施。如采用被动式隔爆棚（水棚或岩粉棚），并选择合理的技术参数。
一、 煤层注水
煤层注水是井下最有效、最积极主动的防尘措施,是采煤工作面最重要的防尘措施之一，在采煤之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程煤尘的产尘量。
二、 采空区灌水
采空区灌水预先湿润煤体防尘，是在采用下行陷落法分层开采厚煤层过程中，将水灌入上一分层的采空区内，水在重力及煤体孔隙的毛细管力作用下缓慢渗入下一分层的煤体中，使煤体得到湿润，减少下分层开采时浮游粉尘的产生量。 开采近距离煤层群时，在上部煤层的采空区内灌水，在适当条件下，能使下部煤层得到湿润，从而收到较好的防尘效果。
三、清除积尘
正常情况下,井下空气中的含尘量是不可能导致发生煤尘爆炸的。而且，空气中的浮尘含量，距煤尘爆炸的下限浓度还有一定的差距。但是，大量的落尘沉积在井下巷道的四壁，一旦遇到气浪冲击，落尘迅速浮起转化为浮沉，是导致煤尘爆炸的主要原因之一。一般认为井下巷道四壁的煤尘沉积超过0.05mm时，强气流冲击可致井下巷道中煤尘浓度达到爆炸下限，因此,《煤矿安全规程》规定：每一煤矿必须有计划地对井巷定期进行清扫积尘、冲洗积尘和刷浆。
1. 清扫积尘
定期清扫巷道四壁积尘是预防煤尘爆炸的有效措施之一，严禁井下巷道积尘超标，严格执行《煤矿安全规程》中的要求，执行煤矿的具体规定。确保井下巷道四壁无超标积尘。《煤矿安全规程》规定:必须及时定期清扫和冲洗沉积煤尘。严禁积尘厚度超过0.05mm。
2. 冲洗积尘
用水冲洗积尘比清扫积尘效果更好。它不但能清除积尘，还可以增加井下空气湿度，使部分浮尘转化为落尘，是一种较为理想的除尘措施。所以，煤尘沉积较为严重的巷道，可采取水冲洗的方法。沉积强度大的地点，应每班或每天冲洗一次。沉积强度小的地点，可以几天或一周冲洗一次。运输大巷及其它落尘较少的地方，可半月或一月冲洗一次。总之，按煤尘沉积强度和煤尘爆炸下限浓度来决定冲洗的频率。
3. 刷浆
在井下巷道四壁刷浆是一种清除积尘的主动措施。不论清扫积尘还是冲洗积尘都无法将巷道四壁一些较深的裂缝中的煤尘清除干净。刷浆可以减少消灭裂缝，减少井巷四壁沉积煤尘的平台，使煤尘无藏身之所，刷浆能及时直观的发现巷道中煤尘沉积的情况，为清扫积尘、冲洗积尘创造良好的条件，非常有利于清除积尘工作。所以应广泛在井下推广使用。一般情况下，清扫和冲洗煤尘后可进行刷浆工作，用石灰石和水，按1∶1.3～1.4的体积比混合搅拌均匀制浆，然后人工或机械刷浆于巷道四壁。一般应每半年刷浆一次。
四、消除井下火源
1. 消除明火 2. 防止瓦斯燃烧和爆炸 3. 消除放炮火焰 4. 消除电气火花 5. 消除其它火源
五、隔绝煤尘爆炸传播设施的设置
煤矿井下一旦发生煤尘爆炸，如何将它限制在较小的范围内，阻止其继续传播与发展，常用的技术上比较成熟的措施便是在巷道中撒布岩粉和设置隔爆棚。隔爆棚有被动式隔爆棚装置和自动式隔爆棚装置。自动式隔爆装置装置本身具有喷洒消焰剂的动力，喷洒机构的动作不受爆风压大小的制约，它能将消焰剂强行送到火焰焰面上把爆炸火焰扑灭。被动式隔爆棚装置，如水槽棚和岩粉棚棚子的本身没有扩散消焰剂动力，隔爆棚的动作完全依赖于爆风压的冲击作用将棚掀翻或击碎，并把棚中的消焰剂扩散成雾状来扑灭火焰。被动式隔爆棚装置是目前矿井广泛使用的隔爆装置。本次采用水棚隔爆装置。
1. 设置地点
隔爆棚设置在矿井的两翼连接相邻采区和煤层的巷道中。采区运输巷和回风巷内设置的隔爆棚距可能发生煤尘爆炸的地点不得小于60m，也不能大于300m。这是因为距离太近，火焰与冲击波同时到达，隔爆棚来不及发挥作用；距离太远，则限制灾害扩大范围的意义何在！一般情况下在潮湿的巷道内不设置隔爆棚。这是因为潮湿的巷道中不易产生浮尘。因为其本身潮湿，就具有一定的隔爆作用。再者岩粉棚设在其中，不易保证岩粉的干燥性，岩粉受潮结块，不能充分分散，不能很好的发挥隔爆作用。
2.隔爆水棚的安装步骤
（1）首先检查安装现场用于吊挂设施的支点(或吊点)是否符合要求，否则应进行处理。
（2）安装前进行清点水槽(或水袋)及托架、吊钩、托管的数量，并认真检查其质量，发现问题应及时处理。
（3）安设水槽时应做到：首先在巷道的两帮沿巷道方向安设两路平行的托管，将托管固定在吊钩上，然后再将托架按照标准的要求等间距(1.2～3m)逐一排放并固定在两条平行的托管上；将水槽逐个嵌入到托架内，并随时调整其位置，使其排列整齐。
（4）安设水袋棚时的要求：根据巷道断面的大小，可选择30L、40L、80L、1OOL几种规格中的一种，选择安装30L或40L的水袋时，每排可安设3个水袋，选择安装80L或1OOL的水袋时，每排可安设1个或2个水袋。首先安设托管，将其牢固地固定在吊挂支撑点(或吊点)上。若在锚喷巷道内安设时，吊点指预埋的吊挂钩；在工字钢棚支护的巷道内安设时，吊点指工字钢棚；在锚网支护巷道内支护的巷道内安设时，吊点指锚杆托盘处；在托管上按水袋的吊挂眼间距，均匀布置吊钩，同时将水袋吊挂在吊钩上；调整水袋位置，使水袋的安设符合要求。 （5）在安设过程中，可以用工程线拉向隔爆棚的两端，进行标定其是否整齐，以便作进一步的调整。
（6）设施安设完成后，进一步检查水棚的安装质量，确认无误后，向水槽(或水袋)内加满水。
（7）整理安设现场，收拾现场物品，盘好加水胶管，并悬挂隔爆设施说明板。

第五章 个体防护措施
综采工作面在采取了一系列防尘措施后，仍不能使作业场所的粉尘浓度降到工业卫生标准时，作业人员必须佩戴个体防尘用具。个体防护是指通过佩戴各种防护面具以减少吸入人体矿尘的最后一道措施。因为井下各生产环节虽然采取了一系列防尘措施，但仍会有少量微细矿尘悬浮于空气中，甚至个别地点不能达到卫生标准，因此个体防护是防止矿尘对人体伤害的最后一道关卡。如工人戴防尘口罩、防尘面罩、防尘矿帽等。
1.防尘口罩
矿井要求所有接触矿尘作业人员必须佩戴防尘口罩，对防尘口罩的基本要求是：阻尘率高，呼吸阻力和有害空间小，佩戴舒适，不妨碍视野。我国煤矿常用的防尘口罩有普通纱布口罩、过滤式防尘口罩、过滤送风式口罩三种。由于普通纱布口罩阻尘率低，呼吸阻力大，潮湿后有不舒适的感觉，应避免使用。
2.防尘安全帽(头盔)
安煤科总院重庆分院研制出AFM—1型防尘安全帽(头盔)或称送风头盔与LKS—7.5型两用矿灯匹配，在该头盔间隔中，安装有微型轴流风机、主过滤器、预过滤器，面罩可自由开启，由透明有机玻璃制成，送风头盔进人工作状态时，环境含尘空气被微型风机吸人，预过滤器可截留80％～90％的矿尘，主过滤器可截留99％以上的矿尘。经过滤器排出的清洁空气，一部分供呼吸，剩余气流带走使用者头部散发的部分热量，由出口排出。其优点全帽一体化，减少佩戴口罩的憋气感。
AFM-1型送风头盔的技术参数:LKS-7.5型矿灯电源可供照明11h、同时供微型风机连续工作6h以上，阻尘率大于95%；净化风量大于200L／min；耳边噪声小于75dB(A)；安全帽(头盔)、面罩具有一定的抗冲击性。
3.AYH系列压风呼吸器
AYH系列压风呼吸器是一种隔绝式的新型个人和集体呼吸防尘装置。它利用的矿井压缩空气在经离心脱去油雾、活性炭吸附等净化过程中，经减压阀同时向多人均衡配气供呼吸。目前生产的有AYH—1型、AYH—2型和AYH—3型三种型号。
在喷锚作业面，由于工人的操作基本上是“各就各位，应选多人用（可同时供9人使用的）有防“回弹”污损用的、大铁皮防护箱式的AYH-1型压风呼吸器。为适应喷锚工作面不断推进，许配用特制的“超轻型无润滑油”装载小车和铁质防护罩装有压风呼吸器的“喷猫专用防尘车”。
岩巷风钻打眼或风镐采煤工作面及竖井施工作业（包括冻结井），应选用“全封闭式”体积小、重量轻的AYH-2型压风呼吸器。1台压风呼吸器可同时提供2台风钻2个作业人员打眼使用。

主要参考文献
1 常海龙等.矿尘防治.北京：煤炭工业出版社，2007
2 叶钟元编著.矿尘防治.徐州：中国矿业大学出版社，1989
3 国家煤矿安全监察局.北京：煤炭工业出版社，2006
4 王显政等.煤矿安全新技术. 北京：煤炭工业出版社，2002
5 赵益芳等.矿井防尘理论及技术. 北京：煤炭工业出版社，1993
6 王绍进等.矿井防尘工. 北京：煤炭工业出版社，2004
7 贺民成等.矿井测尘工. 北京：煤炭工业出版社，2004
8 浑宝炬等.矿井通风与除尘.北京：冶金工业出版社.2007
9 平煤集团公司.“一通三防”管理制度汇编.2001

前 言
采煤工作面是煤矿井下工作人员和电器设备高度集中的场所，也是煤矿生产过程中另一主要的产尘地点，尤其是综采作业的产尘量会更大。工作面作业空间的矿尘，尤其是悬浮矿尘时刻威胁着作业区人员的身体健康，并影响着作业区的安全生产。因此做好采煤工作面的综合防尘工作对保护国家财产和人民群众生命安全具有重要的意义。采煤工作面防尘的任务就是将采煤工作面及其回风巷道内的粉尘浓度降低到国家规定的劳动安全卫生条件标准以下，为井下工作人员的正常生产和呼吸创造良好的劳动环境。
编者
2013年6月

目 录
第一章 设计基础资料 1
1.设计基础资料 1
2.编写依据 1
3.采取防尘目的、意义 2
第二章 采区综合防尘 3
1.掘进防尘 3
2.采煤工作面防尘 3
3.移架防尘 5
第三章 转载运输系统综合防尘 6
1.运输机转载出喷雾降尘 6
2.翻笼喷雾降尘 6
3.采区煤仓洒水降尘 7
4.水幕降尘 7
第四章 隔绝煤尘爆炸措施 8
第五章 个体防护措施 10
参考文献 11

采区综合防尘技术措施

姓名：李仲宇
学号：20112003430
班级：通风一班