巖巷綜掘工作面綜合防塵技術(shù)研究與應(yīng)用

王玉申WANG Yu-shen

（中煤五建第四十九工程處，邯鄲056003）

0 引言

礦井粉塵是煤礦生產(chǎn)面臨的主要職業(yè)危害之一，嚴(yán)重威脅廣大礦工的身心健康。據(jù)最新的資料表明，在我國實際的嚴(yán)重塵肺病患者有120萬之多，占到全世界塵肺病患者的一半以上，每年因此死亡的人數(shù)超過4000人，每年由此引起的直接損失超過80億元。而在所有因各種粉塵引起的塵肺病中，煤礦工人占到的比例最高。綜掘工作面是煤礦井下最主要的產(chǎn)塵地點之一，未采取任何措施時的粉塵濃度可達(dá)2000mg/m3以上。特別是巖巷綜掘工作面，粉塵分散度和游離SiO2含量高，對人體的危害極大。要實現(xiàn)巖巷綜掘工作面粉塵濃度的達(dá)標(biāo)，必須依靠防塵技術(shù)水平的不斷進(jìn)步。本文結(jié)合納林河二號礦井巖巷綜掘工作面施工過程粉塵防治技術(shù)的研究和應(yīng)用，對粉塵防治領(lǐng)域進(jìn)行了探討，以期為科學(xué)防治巖巷綜掘工作面的粉塵提供有益參考。

1 工程概況

烏審旗蒙大礦業(yè)公司納林河二號礦井設(shè)計生產(chǎn)能力8.00Mt/a，采用立井開拓，在工業(yè)場地內(nèi)布置一號主立井、二號主立井、一號回風(fēng)立井和副立井。全井田設(shè)一個主水平和四個輔助水平，初期布置五條大巷，即中央一號回風(fēng)巷、中央二號回風(fēng)巷、中央一號輔助運輸巷、中央二號輔助運輸巷、中央帶式輸送機(jī)大巷五條平行大巷。為盡快形成煤流系統(tǒng)，加快二期工程施工進(jìn)度，我單位經(jīng)研究決定采用綜掘機(jī)施工煤倉上口檢修巷（巖巷）。

2 生產(chǎn)中粉塵的主要來源及分布規(guī)律

煤礦井下的粉塵主要來自采煤、掘進(jìn)、運輸?shù)茸鳂I(yè)場所，礦井建設(shè)期間70%-80%的粉塵是由綜掘工作面產(chǎn)生的。據(jù)實測，整個礦井從入風(fēng)到回風(fēng)風(fēng)流中的粉塵含量為一條“山峰”曲線，曲線的升降急緩與生產(chǎn)工序、生產(chǎn)強(qiáng)度有關(guān)。一般情況下，在綜掘機(jī)機(jī)組截割工序時達(dá)到高峰，隨之即呈現(xiàn)有規(guī)律的衰減趨勢。

3 礦井除塵措施分類

礦井防塵的措施的基本原則是，以預(yù)防為主，實施綜合防塵，將粉塵處理在塵源地點，把已經(jīng)浮游的粉塵降下來或捕集起來，充分發(fā)揮通風(fēng)除塵的作用。

3.1 通風(fēng)除塵 通風(fēng)除塵是指通過風(fēng)流的流動將井下作業(yè)點的懸浮礦塵帶出，降低作業(yè)場所的礦塵濃度。主要影響因素是風(fēng)速，礦塵額粒徑、形狀、濕潤程度等。對于通風(fēng)除塵考慮到除塵效果有最佳排塵風(fēng)速、最低排塵風(fēng)速和極限排塵風(fēng)速。對于綜掘工作面而言選擇風(fēng)速排塵雖能帶走粉塵但是并不能夠降塵，粉塵危害還是沒有解決。

3.2 濕式除塵 濕式除塵是礦井井下應(yīng)用最普遍的一種方法，是用水或其他液體與塵粒相接觸而分離捕集粉塵的方法。濕式除塵又分為兩種除塵方式：一種是用水濕潤煤巖體，使在割巖過程中減少巖塵的產(chǎn)生，或者直接用水沖洗礦塵和落塵；另外一種方式是用噴霧來捕集懸浮在空氣中的粉塵，主要采用噴霧、水簾等方法。濕式除塵能很大程度上降低產(chǎn)塵量和空氣中的粉塵。

4 煤倉上口掘進(jìn)工作面綜合防塵技術(shù)實踐

納林河二號礦井煤倉上口檢修巷巖性為粉砂巖，主要是在綜掘機(jī)截割過程中產(chǎn)生大量粉塵，綜掘機(jī)回風(fēng)側(cè)粉塵濃度高達(dá)1882mg/m3，嚴(yán)重影響工人的健康情況。為此根據(jù)工作面狀況必須采取綜合降塵措施，提高工作面環(huán)境質(zhì)量。采取合理選擇通風(fēng)機(jī)型號達(dá)到最佳排塵風(fēng)速的通風(fēng)除塵、安裝除塵風(fēng)機(jī)、安裝自制新型地噴霧、安裝自制除塵紗窗、轉(zhuǎn)載點安裝水簾等多種方法防塵、除塵。

4.1 通風(fēng)除塵

4.1.1 合理選擇局部通風(fēng)機(jī)型號，達(dá)到最佳排塵風(fēng)速

①按瓦斯涌出量計算。

Q 掘=Q 瓦×K/C（m3/min）

式中：Q掘—掘進(jìn)煤倉上口檢修巷工作面實際需要的風(fēng)量，（m3/min）；

Q瓦—掘進(jìn)煤倉上口檢修巷工作面的瓦斯絕對涌出量（取1.3m3/min）；

K—掘進(jìn)煤倉上口檢修巷工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)（取1.8）；

C—掘進(jìn)煤倉上口檢修巷工作面回風(fēng)流中瓦斯的允許濃度，1.0%；

則 Q 掘=1.3×1.8/0.01=234（m3/min）

②按除塵風(fēng)速計算。

Q 掘=15×S=15×23.2=348（m3/min）

式中：S—掘進(jìn)煤倉上口檢修巷工作面斷面積。

③按煤倉上口檢修巷工作面最多作業(yè)人數(shù)計算

Q 掘=4N=4×30=120m3/min

式中：N——煤倉上口檢修巷工作面最多作業(yè)人數(shù),交接班時人數(shù)最多為30人，取N=30。

煤倉上口檢修巷工作面最小風(fēng)量為348m3/min，通過計算，減去風(fēng)筒漏風(fēng)、風(fēng)筒沿程摩擦風(fēng)阻、局部風(fēng)阻、出口風(fēng)阻損耗風(fēng)量，通風(fēng)機(jī)最小吸風(fēng)量為452.4m3/min。

4.1.2 通風(fēng)機(jī)選型 根據(jù)計算，選用兩臺邯鄲東方風(fēng)機(jī)制造有限公司生產(chǎn)的FBDNO6.3/2×30W對旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)，可滿足巷道通風(fēng)和除塵要求。

通風(fēng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：

型號：FBDNO6.3/2×30；

風(fēng)量：420-555(m3/min)；

全壓：600-6000(Pa)；

效率：≥85%。

4.2 除塵風(fēng)機(jī)除塵 采用長壓短抽的通風(fēng)方式與自制濕式除塵器配合應(yīng)用于巖巷綜掘工作面，就可形成混合式通風(fēng)-除塵系統(tǒng)，即新鮮風(fēng)流由壓入局部通風(fēng)機(jī)通過風(fēng)筒進(jìn)入工作面，在回風(fēng)側(cè)安裝抽出式風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)筒將污風(fēng)抽出排至回風(fēng)巷道，在風(fēng)筒末端安裝自制濕式除塵器，即可達(dá)到除塵凈化風(fēng)流的效果。此方法在綜掘機(jī)掘進(jìn)時開啟除塵風(fēng)機(jī)，檢修或支護(hù)等工序是可關(guān)閉除塵風(fēng)機(jī)只保持壓入式通風(fēng)即可。長壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)如圖1所示；自制濕式除塵器如圖2所示。

4.3 新型全斷面地噴霧除塵 噴霧降塵是巖巷綜掘工作面最常用的降塵措施，但普通的噴霧需安裝到巷道頂板，操作困難，降塵效果較差。新型全斷面地噴霧裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝、維護(hù)方便、體積小、重量輕，適用于各種斷面形狀的巷道進(jìn)行灑水降塵，降塵效果好，并且制作簡單，造價低廉。

新型全斷面地噴霧制作工藝

①新型全斷面地噴霧裝置由壓力水倉、進(jìn)水管、進(jìn)風(fēng)管、噴霧孔組成。

②切割Ф40mm、壁厚2mm的鋼管50mm長，將切割下的鋼管制作成半圓形，兩側(cè)用2mm鐵板焊嚴(yán)形成壓力水倉，鐵板焊接必須嚴(yán)密無縫，無沙眼、焊接面光滑。

③在鋼管壁上均勻割出12個Ф7mm的圓孔，其中在壓力水倉端頭焊接供水管和供風(fēng)管快速接頭，將風(fēng)水管快速接頭與巷道內(nèi)的高壓風(fēng)水管用軟管連接，開啟風(fēng)水閥即可實現(xiàn)全斷面噴霧，噴霧的壓力大小用風(fēng)閥門控制即可。新型全斷面地噴霧如圖3所示。

4.4 除塵紗窗除塵 除塵紗窗是我單位在長期的施工過程中經(jīng)驗研制出的一種阻隔、捕捉粉塵的裝置，該裝置上部安裝噴霧，配合掛鉤將紗網(wǎng)固定繃緊，能有效地阻隔過濾乏風(fēng)流中的粉塵，達(dá)到良好的除塵效果。采用且能如窗簾般拉開和關(guān)閉，行人、運料時向兩側(cè)拉開，人員過后關(guān)閉即可。除塵紗窗如圖4所示。

4.5其他方式除塵

4.5.1 合理使用綜掘機(jī)內(nèi)外噴霧除塵 合理使用綜掘機(jī)內(nèi)外噴霧，內(nèi)噴霧通過安裝在綜掘機(jī)炮頭上的噴嘴噴出霧滴直接抑制綜掘機(jī)作業(yè)時割落巖體瞬間產(chǎn)生的粉塵；外噴霧則是捕集掘進(jìn)面空氣中懸浮的粉塵?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定綜掘機(jī)作業(yè)時必須開啟內(nèi)、外噴霧降塵，內(nèi)噴霧壓力不得小于3MPa，外噴霧壓力不得小于1.5MPa。

4.5.2 皮帶轉(zhuǎn)載點安裝噴霧除塵 出渣運輸是產(chǎn)塵粉塵的來源之一，尤其轉(zhuǎn)載點極易造成粉塵風(fēng)揚，因此在運輸過程中運輸皮帶的轉(zhuǎn)載點、橋式轉(zhuǎn)載機(jī)與皮帶連接處轉(zhuǎn)載點、綜掘機(jī)橋式轉(zhuǎn)載機(jī)連接處必須安設(shè)噴霧除塵。

5 各類除塵設(shè)施布置

巖巷綜掘工作面后路每200m設(shè)1道全斷面地噴霧，其中靠近工作面的1道地噴霧距工作面不得大于30m。掘進(jìn)迎頭的回風(fēng)口混合風(fēng)流處20m內(nèi)安設(shè)一道能封閉全斷面的除塵紗窗捕集粉塵，使進(jìn)入回風(fēng)巷道的風(fēng)流清潔。各類除塵設(shè)施布置如圖5所示。

6 總論

①采用通風(fēng)除塵、除塵風(fēng)機(jī)除塵、地噴霧除塵、除塵紗窗除塵等措施，對煤倉上口檢修巷進(jìn)行綜合除塵技術(shù)實踐，除塵效率在90%以上，除塵效果明顯。②通過綜掘機(jī)內(nèi)外噴霧、地噴霧降塵從塵源處降低了產(chǎn)塵量，將揚塵控制在可控范圍內(nèi)，從粉塵傳播過程中降低了粉塵濃度，采用抽出式風(fēng)機(jī)將濕潤后的粉塵和霧氣抽出，改善工作面環(huán)境，乏風(fēng)通過濕式除塵器進(jìn)一步降塵，粉塵隨水流流入水溝。巷道后路乏風(fēng)再通過除塵紗窗捕集漏網(wǎng)粉塵，達(dá)到最后凈化風(fēng)流的效果。

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