綜掘工作面前抽后壓混合式通風(fēng)除塵技術(shù)參數(shù)研究

徐福建

(鄭州煤炭工業(yè)(集團(tuán))楊河煤業(yè)有限公司)

綜掘工作面前抽后壓混合式通風(fēng)除塵技術(shù)參數(shù)研究

徐福建

(鄭州煤炭工業(yè)(集團(tuán))楊河煤業(yè)有限公司)

分析了裴溝煤礦31051綜掘工作面的實(shí)際情況，確定采用前抽后壓式通風(fēng)方式，并對其通風(fēng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了研究。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，測定壓抽風(fēng)筒口距迎頭不同距離時抽風(fēng)口后5 m的粉塵濃度，得出壓入式風(fēng)筒口距迎頭25 m，抽出式風(fēng)筒口距迎頭4 m時，除塵效果最佳。

綜掘工作面 前抽后壓 通風(fēng)除塵

隨著機(jī)械化程度的不斷提高，綜掘工作面粉塵濃度也相應(yīng)增加。為了解決綜掘工作面粉塵濃度居高不下的問題，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究[1-2]，主要的防塵降塵措施有噴霧降塵和通風(fēng)除塵。噴霧降塵主要依靠綜掘機(jī)自帶的內(nèi)外噴霧，除塵效果不佳，特別是對呼塵的除塵效果十分有限，且掘進(jìn)過程中掘進(jìn)機(jī)噴頭往往由于堵塞而不能正常噴霧。此外，噴霧降塵耗水量較大，使用過程中會造成底板積水，惡化掘進(jìn)迎頭工作環(huán)境，給正常掘進(jìn)造成不便[3]。通風(fēng)除塵技術(shù)是利用掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)系統(tǒng)將掘進(jìn)迎頭產(chǎn)生的粉塵抽入風(fēng)筒，使含塵氣流通過除塵器而達(dá)到降低掘進(jìn)工作面粉塵，凈化風(fēng)流的目的[4]。根據(jù)掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒的安設(shè)位置，可將掘進(jìn)工作面混合式通風(fēng)分為長壓短抽、長壓長抽、長抽短壓3種通風(fēng)系統(tǒng)。長壓短抽通風(fēng)除塵又可分為前壓后抽和前抽后壓式，其中前抽后壓通風(fēng)除塵系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛[5]。與噴霧相比，通風(fēng)除塵無迎頭積水隱患，系統(tǒng)維護(hù)簡單，運(yùn)行費(fèi)用較低，具有重要的應(yīng)用價值。

1 工程概況

裴溝煤礦31051綜掘工作面31軌道上山東翼，南部緊鄰已回采結(jié)束的31071綜采工作面，巷道凈高3.5 m，下凈寬5.4 m，斷面17.1 m2，采用前抽后壓混合式通風(fēng)方式。壓入通風(fēng)機(jī)為FBD2×30 kW 型局扇2臺，其中1臺備用，供風(fēng)量為400～630 m3/min，安裝在-180 m運(yùn)輸大巷與31軌道上山-180 m 聯(lián)巷交岔點(diǎn)新鮮風(fēng)流中，距回風(fēng)口不小于10 m。采用直徑800 mm的膠帶風(fēng)筒，懸掛于巷道一側(cè)上方;抽出式風(fēng)機(jī)采用KCS-400D濕式除塵風(fēng)機(jī)，除塵效率99.25%～99.3%。

裴溝煤礦采用EBZ100型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，掘進(jìn)過程中產(chǎn)生大量粉塵，司機(jī)處粉塵瞬時濃度可達(dá)2 500 mg/m3以上，現(xiàn)有的前抽后壓混合式通風(fēng)雖然對工作面有一定的降塵作用，但由于通風(fēng)參數(shù)布置不合理，降塵效果有限，為此，本文對前抽后壓式通風(fēng)除塵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了研究，以降低工作面粉塵濃度，改善作業(yè)環(huán)境，提高降塵效率。

2 前抽后壓混合式通風(fēng)除塵合理參數(shù)確定

影響前抽后壓通風(fēng)除塵系統(tǒng)除塵效率的因素較多，主要包括壓入風(fēng)筒和抽出風(fēng)筒距掘進(jìn)迎頭的距離、壓抽比及除塵風(fēng)機(jī)除塵效率等[6]。為了進(jìn)一步提高長壓短抽通風(fēng)的除塵效率，根據(jù)裴溝煤礦31051工作面實(shí)際情況，主要對壓入風(fēng)筒和抽出風(fēng)筒距掘進(jìn)迎頭的距離、壓抽比這兩個參數(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，以確定適合的通風(fēng)除塵參數(shù)。本次長壓短抽通風(fēng)除塵試驗(yàn)使用礦方原有的KCS-400D型濕式振旋除塵機(jī)，除塵風(fēng)機(jī)上接抽出式風(fēng)筒。

2.1 壓入式風(fēng)量與除塵風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量的匹配

壓入風(fēng)量(QY)與抽出風(fēng)量(QC)的匹配存在3種形式，即：QY>QC，壓抽比大于1；QY=QC，壓抽比等于1；QY

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)踐[5，7]，一般情況下：QY=1.2～1.3QC。主要是保證壓入式和抽出式重合段內(nèi)有風(fēng)流流動和不產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)。但隨著掘進(jìn)距離的增長，QC數(shù)值不變，而QY數(shù)值則隨著掘進(jìn)距離的增加而減少。為保障掘進(jìn)面通風(fēng)，在順槽的掘進(jìn)過程中，應(yīng)根據(jù)情況及時變動壓入式風(fēng)機(jī)的位置，縮短掘進(jìn)工作面的進(jìn)風(fēng)距離，保證壓入式和抽出式風(fēng)筒重合段內(nèi)有風(fēng)流流動和不產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)。

裴溝煤礦31051掘進(jìn)工作面壓入式風(fēng)機(jī)壓風(fēng)量為560 m3/min，因此確定該工作面抽風(fēng)量為460 m3/min。在掘進(jìn)過程中，實(shí)時調(diào)整局部通風(fēng)機(jī)位置，以保證壓入式和抽出式風(fēng)筒重合段內(nèi)有風(fēng)流流動和不產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)。

2.2 壓、抽風(fēng)筒口距迎頭合理距離的確定

3 長壓短抽通風(fēng)除塵現(xiàn)場試驗(yàn)

為確定裴溝煤礦31051綜掘工作面前抽后壓混合式通風(fēng)除塵的合理參數(shù)，對以上初步確定的該工作面長壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)中壓入式風(fēng)量與除塵風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量，壓、抽風(fēng)筒口距迎頭合理距離參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，以尋求降塵效果最佳的長壓短抽混合式通風(fēng)除塵參數(shù)。試驗(yàn)方案及參數(shù)如表1所示。

表1 長壓短抽通風(fēng)除塵技術(shù)試驗(yàn)參數(shù)

為有效對比以上不同方案的降塵效果，在抽風(fēng)口后5 m處設(shè)置測塵點(diǎn)，分別測定粉塵濃度隨風(fēng)筒口距迎頭的變化情況，繪制出不同方案的粉塵濃度變化曲線，如圖1所示。

從圖1中可以看出，在壓入式風(fēng)筒口距迎頭距離為10，15，20，25，30 m時，抽風(fēng)口后5 m處粉塵濃度隨抽出式風(fēng)筒口距迎頭距離的增加呈現(xiàn)先增加后降低，然后再增加的趨勢，最低粉塵濃度均出現(xiàn)在抽出式風(fēng)筒口距迎頭4 m處。并不是壓入式風(fēng)筒口距離迎頭越近除塵效果越明顯，同樣，也并非壓入式風(fēng)筒口距離迎頭越遠(yuǎn)除塵效果越差，而是存在一個最佳距離。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，壓入式風(fēng)筒口距迎頭25 m，抽出式風(fēng)筒口距迎頭4 m時比其他距離條件下的除塵效果要好。綜合以上分析，確定裴溝煤礦31051掘進(jìn)工作面長壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)壓入式風(fēng)筒口距迎頭的最佳距離為25 m，抽出式風(fēng)筒口距迎頭的最佳距離為4 m。

圖1 抽風(fēng)口后5 m處粉塵濃度隨抽出式風(fēng)筒口

4 結(jié) 論

(1)根據(jù)裴溝煤礦31051工作面實(shí)際情況，初步確定裴溝煤礦QY=1.2～1.3QC，其中壓入風(fēng)量為560 m3/min，抽出風(fēng)量為460 m3/min，壓入式風(fēng)筒口距迎頭的距離應(yīng)大于20.6 m，抽出式風(fēng)筒口距迎頭的距離應(yīng)小于6.2 m。

(2)對前抽后壓通風(fēng)除塵技術(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，確定壓入式風(fēng)筒口距迎頭的最佳距離為25 m，抽出式風(fēng)筒口距迎頭的最佳距離為4 m，此時的除塵效果最佳。

[1] 牛寶爐,陳穎興,邱江海,等.古書院礦掘進(jìn)工作面混合式通風(fēng)除塵技術(shù)的試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2006,33(6):41-46.

[2] 任新峰.綜掘工作面長壓短抽式通風(fēng)除塵技術(shù)研究[J].陜西煤炭,2013(4):17-19.

[3] 幸大學(xué).掘進(jìn)混合式通風(fēng)合理抽壓風(fēng)筒口位置的探討[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2005,32(4):25-27.

[4] 王 輝,蔣仲安,黃麗婷.掘進(jìn)巷道中長壓短抽式通風(fēng)合理壓抽比試驗(yàn)研究[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2011,30(4):168-171.

[5] 席立群,鐘訓(xùn)紅,婁元起,等.巷道掘進(jìn)混合式通風(fēng)及除塵效果實(shí)踐[J].煤炭技術(shù),2006,25(2):68-69.

[6] 劉榮華,王海橋,施式亮,等.壓入式通風(fēng)掘進(jìn)工作面粉塵分布規(guī)律研究[J].煤炭學(xué)報,2002,27(3):233-236.

[7] 王維建.機(jī)掘工作面前抽后壓混合式通風(fēng)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D].湘潭:湖南科技大學(xué),2012.

2014-10-17)

徐福建(1980—)，男，助理工程師，450000 河南省鄭州市。