煤礦綜掘工作面的綜合防塵技術(shù)

曹忠常CAO Zhong-chang；劉彥杰LIU Yan-jie

（中煤第五建設(shè)有限公司第四十九工程處，邯鄲 056003）

（China's Coal Mines Fifth Construction Co.，Ltd.49th Engineering Division，Handan 056003，China）

0 引言

近年來，隨著煤礦施工中機械化程度大幅提高，粉塵給工作環(huán)境、人體健康、安全生產(chǎn)造成的影響越來越嚴(yán)重。在煤礦生產(chǎn)過程中，綜合掘進機作業(yè)、原煤裝載及運輸過程中都會產(chǎn)生大量的粉塵。

并且隨著生產(chǎn)能力的不斷增加，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤塵越來越多，種類也隨著生產(chǎn)工藝的變化千差萬別，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)和工人的生命安全。為此，有效地進行煤塵防治，控制煤塵，降低煤塵濃度，改善工作環(huán)境，杜絕煤塵事故，是煤礦安全生產(chǎn)亟待解決的問題。

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，初期布置五條大巷和二個采煤工作面，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、中央帶式輸送機大巷五條平行大巷，五條大巷為全煤巷，每個工作面三條順槽均為煤巷工作面，為加快施工速度采用綜合掘進機進行施工，本區(qū)各可采煤層的揮發(fā)分產(chǎn)率較高，一般在30～40%，屬易爆炸煤層。MD11、MD19 號鉆孔中煤塵爆炸性試驗結(jié)果：當(dāng)火焰長度＞400mm 時，抑制煤塵爆炸最低巖粉量為80～85%，煤塵均有爆炸性，該井田為有煤塵爆炸危險的井田。

2 綜合防塵技術(shù)的必要性

中煤第五建設(shè)有限公司第四十九工程處目前在煤巷綜合機械化作業(yè)線施工中還沒有一套完整的成熟的綜合防塵系統(tǒng)，造成各機掘工作面施工環(huán)境惡劣，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)和職工的身體健康。有效控制粉塵，降低粉塵濃度，杜絕煤塵事故，抓好綜合防塵工作，對促進我處安全生產(chǎn)。保障職工身體健康具有重大意義，所以目前迫切需要制定出一套簡單、實用的綜合防塵系統(tǒng)。

本技術(shù)是結(jié)合納林河二號礦井綜掘工作面施工過程中結(jié)合具體情況在綜合防塵方面長期實踐積累的經(jīng)驗，通過在具體施工時遇到的一些問題，對綜合防塵系統(tǒng)進行全面優(yōu)化，以及對整個系統(tǒng)和工藝進行創(chuàng)新，為今后綜掘工作面綜合防塵提供經(jīng)驗。

3 綜合防塵技術(shù)的應(yīng)用

在綜合防塵上除了合理設(shè)置供水防塵系統(tǒng)、風(fēng)水聯(lián)動全斷面噴霧降塵、轉(zhuǎn)載點噴霧抑塵等技術(shù)外，還采用了改進的除塵風(fēng)機抑塵、綜掘機安裝噴霧并與綜掘機截割運行時閉鎖、無動力除塵和安裝水簾等技術(shù)。

3.1 改進的除塵風(fēng)機抑塵 該處通過反復(fù)試驗，在綜掘工作面將閑置的局部通風(fēng)機（FBDNO6.3/2*30，邯鄲東方風(fēng)機制造有限公司）進行改進，成為一種新型、高效的除塵風(fēng)機。即采用長壓短抽的通風(fēng)方式與自制濕式除塵器配合應(yīng)用于煤巷綜掘工作面，形成混合式通風(fēng)—除塵系統(tǒng)。

3.1.1 自制機載閉鎖 ①改進除塵風(fēng)機，將局部通風(fēng)機改裝成單電機，將除塵風(fēng)機安裝到綜掘機上，使風(fēng)機能隨機移動，減少頻繁前移風(fēng)機的麻煩。②將綜掘機電源和除塵風(fēng)機電源合并連接，使綜掘機截割運行與除塵風(fēng)機的開停實現(xiàn)閉鎖，綜掘機截割即自動開啟除塵風(fēng)機吸塵，綜掘機停止截割除塵風(fēng)機即自行關(guān)閉。

3.1.2 自制濕式除塵器 在除塵風(fēng)機尾部安裝20m 風(fēng)筒，調(diào)節(jié)局部通風(fēng)機使其吸風(fēng)量達到供風(fēng)風(fēng)機的70%，并在在風(fēng)筒末端安裝自制濕式除塵器降塵（出風(fēng)口安裝一個自制的圓形管接在出風(fēng)口處，在圓形管內(nèi)安裝一道水簾和一道噴霧，在距頂板方向接風(fēng)水帶，在距底板方向接一排污漏斗，在漏斗下方接黑色阻燃膠管，用于降塵之后將污水排出在巷道底板內(nèi)），即可達到除塵凈化風(fēng)流的效果。

3.2 綜掘機安裝噴霧并與綜掘機截割運行時閉鎖 在綜掘機上安裝內(nèi)外噴霧和在前擋板上安裝一道噴霧（風(fēng)水聯(lián)動），內(nèi)噴霧通過安裝在綜掘機炮頭上的噴嘴噴出霧滴直接抑制綜掘機作業(yè)時割落煤體瞬間產(chǎn)生的粉塵；外噴霧則是捕集掘進面空氣中懸浮的粉塵。內(nèi)噴霧壓力不得小于3MPa，外噴霧壓力不得小于1.5MPa。由于綜掘機自身外噴霧無法調(diào)整噴水角度，且內(nèi)噴霧在截割過程中容易造成堵塞，在實際使用過程中降塵效果并不太理想，經(jīng)研究改進在綜掘機擋板前增加一道橫向外噴霧，直接安裝到綜掘機搖臂上，可隨意調(diào)整噴霧噴水方向，當(dāng)綜掘機炮頭截割巷道上部巖體或截割下部巖體拉底時，調(diào)節(jié)噴霧角度，正對產(chǎn)塵點進行降塵，效果將會更好。同時對綜掘機內(nèi)外噴霧與截割運行不閉鎖問題進行改進，實現(xiàn)水路與截割運行相閉鎖，達到無噴霧就無法進行截割運行的目的。

3.3 無動力除塵 該新型的除塵工藝方法，無需添加外部動力術(shù)利用工作面管網(wǎng)中的壓風(fēng)和壓水，通過噴頭形成射流、產(chǎn)生負(fù)壓，引導(dǎo)合塵氣流進入捕塵管道實現(xiàn)有效除塵，做到除塵方法的簡單易行、除塵效果高效實用。

①無動力負(fù)載濕式除塵是采用工作面的壓風(fēng)和壓水，通過風(fēng)水混合并經(jīng)過噴霧頭將高壓水霧化，在管道內(nèi)形成霧化膜，并在噴頭附近形成負(fù)壓區(qū)。②粉塵在負(fù)壓作業(yè)下被吸入除塵管道時，經(jīng)過一層細(xì)密的鋼絲網(wǎng)柵，將吸入的無規(guī)律的、不均勻的粉塵顆粒進一步細(xì)化，使其由紊流轉(zhuǎn)化為層流，再經(jīng)過噴化水霧膜濕化形成泥漿，由漏斗排出。③該裝置還可以根據(jù)不同工作面粉塵濃度的高低，合理地選擇除塵裝置的級數(shù)，便于根據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)整，大大提高了除塵效率。

3.4 安裝水簾 在巷道內(nèi)安設(shè)水簾。由頂部、高于皮帶500mm、靠行人運料一側(cè)三部分組成（每部分面積大時加橫撐和豎撐）。頂部部分與用于水簾的全斷面噴霧和頂板網(wǎng)片用鐵絲連接；高于皮帶500mm（但寬不能超過皮帶靠行人側(cè)150mm）與頂部用螺絲連接，靠幫的與網(wǎng)片用鐵絲連接，在水簾過風(fēng)筒時，要在水簾上加工一個大于直徑800mm 的半圓；靠行人運料一側(cè)，水簾采用折疊式進行加工，每一扇小的水簾用合頁連接，在其中一小扇水簾上加工2-3 個軸，保證在水簾折疊起來時能夠旋轉(zhuǎn)。（具體每部分尺寸可根據(jù)巷道實際尺寸確定）

3.5 除塵紗窗降塵 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，采用角鐵加工成多個模塊組裝而成，拆裝搬運方便，根據(jù)巷道斷面可隨意調(diào)節(jié)大小，還可安裝合頁制作成門扇，方便車輛和行人通過。該裝置上部安裝噴霧，每個模塊上敷設(shè)紗網(wǎng)，用鉚釘將紗網(wǎng)固定繃緊，與噴霧配合使用能有效地阻隔過濾乏風(fēng)流中的粉塵，達到良好的除塵效果。

3.6 安裝粉塵監(jiān)控系統(tǒng) 選用KJ65 型礦井環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，井下工作面回風(fēng)口安裝GQL0.1 型粉塵傳感器，接至井下監(jiān)控分站，有分站將信號傳至地面監(jiān)控系統(tǒng)顯示屏，時時監(jiān)控井下各工作面粉塵濃度，實現(xiàn)濃度超限報警斷電，同時可以實現(xiàn)自動保存歷史記錄并打印、實時顯示測試結(jié)果。

圖1 防塵布置系統(tǒng)圖

4 勞動組織

在工作面溜子道、皮帶機、綜掘機每天需要3 個人進行噴霧裝置的維修和看護，維修班需要1 人；這樣每天用于防塵的人員需要4 個工時。

5 實施效果

該項目結(jié)合納林河二號礦井綜掘施工過程中綜合防塵的實際情況，提供了一套適用于綜掘工作面的綜合防塵系統(tǒng)，不僅給井下生產(chǎn)創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，也大大降低和減少施工一線職工職業(yè)疾病的發(fā)病率。詳見表1。

表1 安裝綜合防塵設(shè)施前后除塵效果對比表

[1]李德文，郭勝均.中國煤礦粉塵防治的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[A].第八屆全國采礦學(xué)術(shù)會議論文集[C].2009.

[2]吳瓊.綜采工作面噴霧降塵機理及高效降塵噴嘴改進研究[D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2007.

[3]屈凡非.綜掘工作面粉塵控制技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].中國煤炭工業(yè)，2009（11）.