干式除塵器在綜掘工作面的應(yīng)用

楊 勝

（山西潞安集團(tuán)蒲縣隰東煤業(yè)有限公司，山西 蒲縣 041208）

引言

山西某礦為設(shè)計(jì)產(chǎn)能300 萬(wàn)t/年的大型現(xiàn)代化礦井，隨著綜合機(jī)械化設(shè)備的不斷投入，現(xiàn)階段礦井巷道掘進(jìn)已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。目前礦井采用型號(hào)EBZ318（H）綜掘機(jī)掘進(jìn)五采區(qū)集中運(yùn)輸巷。巷道采用綜掘方式時(shí)粉塵的產(chǎn)生有以下特點(diǎn)[1-3]：綜掘機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中粉塵濃度相對(duì)較高；粉塵可移動(dòng)范圍大、分散度高，從而使得掘進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣、可見(jiàn)度低；掘進(jìn)迎頭粉塵容易積聚，單位進(jìn)尺粉塵產(chǎn)生量高；掘進(jìn)各環(huán)節(jié)（破巖、支護(hù)、鉆孔施工、運(yùn)輸）均會(huì)產(chǎn)生粉塵。為了改善綜掘工作面環(huán)境質(zhì)量，為井下作業(yè)人員提供相對(duì)良好的作業(yè)環(huán)境，礦井提出采用干式除塵器來(lái)降低掘進(jìn)迎頭粉塵濃度，以下對(duì)應(yīng)用情況進(jìn)行具體分析。

1 工程概況

五采區(qū)集中運(yùn)輸巷位于開(kāi)采的3 號(hào)煤層底板下方10 m 位置，為全巖巷道，設(shè)計(jì)掘進(jìn)距離為1 560 m。巷道使用型號(hào)EBZ318（H）綜掘機(jī)掘進(jìn)，日循環(huán)進(jìn)尺達(dá)到22 m。巷道掘進(jìn)采用型號(hào)FBDYNo6.3/2×30 kW局扇，配合直徑Φ800 mm 風(fēng)筒供風(fēng)，掘進(jìn)迎頭實(shí)際供風(fēng)量達(dá)到550 m3/min。

五采區(qū)集中運(yùn)輸巷設(shè)計(jì)斷面為直墻半圓拱型，凈高、凈寬分別為3 700 mm、4 400 mm，凈面積為15.2 m2。巷道在砂質(zhì)泥巖以及粉碎巖中進(jìn)行掘進(jìn)，所處巖層整體較為穩(wěn)定，僅局部位置裂隙發(fā)育。

2 干式除塵器型號(hào)的確定

2.1 干式除塵器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在綜掘工作面迎頭使用干式除塵器具有以下優(yōu)勢(shì)[4-7]：

1）干式除塵器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)無(wú)需加水，同時(shí)不需要額外增加布置排水或者水處理系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)備運(yùn)行能效較高，節(jié)省電力。

2）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、后期維護(hù)方便。干式除塵器整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于控制，同時(shí)后續(xù)灰塵清理較為便捷。

3）除塵效率高、應(yīng)用效果穩(wěn)定。干式除塵器對(duì)粉塵類(lèi)型適應(yīng)性廣，可有效降低作業(yè)點(diǎn)疏水性粉塵以及親水性粉塵，因此，均可在煤巷、半煤巖巷道、全巖巷道中被使用。根據(jù)已有應(yīng)用實(shí)踐表明，使用干式除塵器設(shè)備本體，環(huán)境除塵效率可達(dá)到90%以上。

4）環(huán)境舒適。干式除塵器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)排放量控制在4 mg/m3以內(nèi)，整個(gè)巷道內(nèi)粉塵濃度較低，環(huán)境清潔、視野范圍廣。同時(shí)干式除塵器在使用過(guò)程中不會(huì)引起掘進(jìn)迎頭積水問(wèn)題，從而有利于巷道頂板軟弱泥巖變形控制。

2.2 設(shè)備型號(hào)的確定

五采區(qū)集中運(yùn)輸巷掘進(jìn)迎頭供風(fēng)量平均為550 m3/min，考慮到干式除塵風(fēng)機(jī)本身以及進(jìn)氣風(fēng)筒通風(fēng)阻力，為此選擇型號(hào)KCG-600D 干式除塵器。該除塵器額定粉塵處理能力為600 m3/min，處理能力與掘進(jìn)迎頭風(fēng)量相吻合。

3 干式除塵器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分析

3.1 現(xiàn)場(chǎng)布置

在五采區(qū)集中運(yùn)輸巷掘進(jìn)迎頭使用的KCG-600D 干式除塵器結(jié)構(gòu)包括有通風(fēng)機(jī)、除塵器本體、管道以及風(fēng)筒等。除塵器本體質(zhì)量2.28 t、長(zhǎng)×寬×高為7.15 m×1.36 m×1.2 m。由噴吹系統(tǒng)、箱體、集灰卸灰裝置、控制裝置以及清灰系統(tǒng)等構(gòu)成。干式除塵器工作原理為：通過(guò)局部通風(fēng)機(jī)將掘進(jìn)迎頭含有大量粉塵的空氣通過(guò)風(fēng)筒進(jìn)入到干式除塵器內(nèi)，在氣流均衡板作用下使得氣流均勻充滿整個(gè)除塵箱體；在后置的通風(fēng)機(jī)作用下含有高濃度粉塵的氣體通過(guò)濾筒，從而將氣流中粉塵過(guò)濾掉；除去粉塵后的潔凈空氣通過(guò)出風(fēng)口外排。當(dāng)濾筒上粉塵積累到一定量后，通過(guò)開(kāi)啟開(kāi)關(guān)閥對(duì)濾筒上粉塵進(jìn)行清理。具體干式除塵器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1 所示。

圖1 干式除塵器結(jié)構(gòu)示意圖

配套使用的風(fēng)機(jī)型號(hào)為FBCDNo.8.0/2×45。除塵器風(fēng)筒使用掛鉤懸吊在巷道頂部。通過(guò)使用干式除塵風(fēng)器將掘進(jìn)迎頭供風(fēng)由“壓入式”變成“長(zhǎng)壓短抽”式，具體干式除塵器在掘進(jìn)迎頭布置情況見(jiàn)圖2所示。

圖2 干式除塵器在掘進(jìn)迎頭布置示意圖

3.2 干式除塵器的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)

在綜掘機(jī)截割或者出矸時(shí)，掘進(jìn)工作面各位置噴霧除塵裝置正常啟動(dòng)，后開(kāi)啟干式除塵器。在綜掘機(jī)正常作業(yè)時(shí)，干式除塵器至掘進(jìn)工作面迎頭范圍內(nèi)的作用人員應(yīng)佩戴好防塵口罩等裝置方可正常工作。掘進(jìn)工作面在檢修期間應(yīng)及時(shí)對(duì)干式除塵器內(nèi)部粉塵進(jìn)行清理，每周清理一次干式除塵器內(nèi)部排污斗，確?？烧Ｅ盼?。作業(yè)時(shí)通過(guò)觀測(cè)窗觀測(cè)振弦過(guò)濾板情況，若發(fā)現(xiàn)斷絲超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。在使用時(shí)應(yīng)避免矸石或者其他重物對(duì)葉輪外殼或者葉輪等造成沖擊，避免葉輪與保護(hù)圈之間出現(xiàn)異常摩擦。在使用時(shí)應(yīng)確保壓縮空氣壓力介于0.5～0.7 MPa，并按照要求對(duì)排塵管路、電纜、電動(dòng)機(jī)等進(jìn)行檢查，確保無(wú)異常情況發(fā)生。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

五采區(qū)集中運(yùn)輸巷凈斷面面積為15.2 m2，局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)筒與迎頭間距在13 m 左右，此時(shí)迎頭風(fēng)速約為0.63 m/s，干式除塵器風(fēng)筒與迎頭間距約為5.0 m，迎頭位置含有高濃度粉塵的氣體耗時(shí)約8 s 即可進(jìn)入到干式除塵器風(fēng)筒內(nèi)。干式除塵器進(jìn)風(fēng)量、工作面壓風(fēng)量分別為443 m3/min、558 m3/min，對(duì)干式除塵器開(kāi)啟前后綜掘司機(jī)位置以及掘進(jìn)迎頭后方50 m位置粉塵質(zhì)量濃度進(jìn)行測(cè)定，具體測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。從表中看出，通過(guò)使用干式除塵器后，綜掘工作面綜合降塵率達(dá)到98%以上，掘進(jìn)迎頭粉塵得以有效控制，顯著改善了掘進(jìn)工作面的環(huán)境質(zhì)量。

表1 干式除塵器開(kāi)啟前后掘進(jìn)迎頭粉塵質(zhì)量濃度測(cè)定結(jié)果

4 結(jié)論

綜掘工作面在掘進(jìn)進(jìn)尺、降低作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度以及掘進(jìn)效率等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，但是掘進(jìn)工作面粉塵產(chǎn)生量更大，高濃度粉塵不僅會(huì)影響掘進(jìn)迎頭工作人員身體健康，而且會(huì)增加機(jī)電設(shè)備故障發(fā)生率。針對(duì)掘進(jìn)工作面供風(fēng)量小、粉塵產(chǎn)生量大問(wèn)題，提出將干式除塵器應(yīng)用到工作面粉塵治理中，并以五采區(qū)集中運(yùn)輸巷掘進(jìn)為工程實(shí)例，具體確定了除塵器型號(hào)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布置以及應(yīng)用效果等進(jìn)行分析。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，掘進(jìn)工作面綜掘司機(jī)位置、掘進(jìn)迎頭后方50 m 位置粉塵質(zhì)量濃度分別由315.7 mg/m3、218.6 mg/m3降 低 至4.62 mg/m3、3.61 mg/m3，綜合除塵效率達(dá)到98%以上，取得了較好的粉塵治理效果。