干式除塵風機在煤礦井下巷道掘進粉塵治理中的應用

李旺旺

(山西焦煤汾西礦業(yè) 宜興煤業(yè)，山西 孝義 032300)

粉塵不僅會增加井下機電設備磨耗、惡化井下環(huán)境，而且還會危害井下作業(yè)人員的身體健康[1-2]。現(xiàn)階段煤礦井下常用的粉塵治理措施包括煤層注水、噴霧降塵、泡沫抑塵以及除塵風機降塵等措施，不同的除塵技術有其自身的特點及適用性[3-5]。隨著礦井機械化程度的不斷提升，煤礦井下巷道掘進多采用綜掘方式，具有掘進效率高、勞動強度低等優(yōu)點，但是也會增加掘進迎頭粉塵的濃度[6]。為此，文中提出采用干式除塵風機對掘進巷道迎頭粉塵進行治理，以便改善掘進巷道環(huán)境質(zhì)量并提升巷道綜合掘進效率。

1 工程概況

山西某礦生產(chǎn)產(chǎn)能為280萬t/a，為提高礦井巷道的綜合掘進效率，礦井于2019年11月引進了EBZ318(H)掘進機。1506掘進巷道斷面為矩型(凈面積15 m2)，沿著3號煤層頂板泥巖掘進，設計掘進長度為1 560 m。巷道采用型號FBDYNo6.3/2×30 kW局部通風機，配套的風筒直徑為800 mm，實測掘進迎頭位置風量約為580 m3/min。

在巷道掘進過程中，由于截割巖層堅硬，加之掘進機推進速度較快，從而導致掘進迎頭粉塵濃度較高。巷道掘進過程中產(chǎn)生的粉塵有下述特點:

1) 在掘進機破巖掘進期間迎頭位置粉塵濃度較高；

2) 掘進迎頭粉塵隨風流運移距離遠，掘進迎頭位置環(huán)境惡劣，現(xiàn)場能見度較低；

3) 粉塵容易積聚且在短時間內(nèi)無法沉降；

4) 鉆孔施工、膠帶運輸、掘進機破巖以及錨桿施工等環(huán)節(jié)產(chǎn)塵點多。為改善掘進迎頭環(huán)境質(zhì)量并實現(xiàn)粉塵有效治理，提出采用干式除塵風機進行降塵。

2 干式除塵風機現(xiàn)場應用

2.1 干式除塵風機選型及現(xiàn)場布置

現(xiàn)場測定掘進迎頭風量約為580 m3/min，考慮到除塵本體以及通風風筒阻力，選擇采用型號KCG-600D干式除塵風機，該風機額定處理含塵氣體量為600 m3/min，處理量與掘進迎頭風量相匹配，可滿足巷道除塵需要。KCG-600D干式除塵風機結構包括除塵器本體、風筒、風機及風道等；除塵器本體長、寬、高分別為7.15 m、1.36 m、1.2 m，重量2.28 t，結構包括噴吹系統(tǒng)、箱體、集灰卸灰裝置、控制裝置以及清灰系統(tǒng)等，配備的風機型號為FBCDNo.8.0/2×45。將負壓風筒懸掛到巷道頂板上，以降低風筒對綜掘機、破碎機等的影響。具體除塵風機現(xiàn)場布置情況見圖1所示。

圖1 干式除塵風機現(xiàn)場布置示意

2.2 干式除塵風機技術優(yōu)勢

除塵風機在能耗、維護、除塵效率等方面均表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。而干式除塵風機現(xiàn)場使用過程中不使用水，因而不需要水處理設備以及排水設備，在省電、省水方面表現(xiàn)出更為顯著的優(yōu)勢，同時不會導致積水弱化圍巖問題；干式除塵風機便于保養(yǎng)維護、清灰簡單、控制操作便捷；干式除塵風機使用范圍廣，對于疏水性、親水性粉塵均有較好的處理效果，可滿足煤礦井下煤巷、巖巷、半煤巖巷道粉塵治理需求，除塵本體有效除塵率可達99.5%以上，處理后排出的氣體含塵量控制在4 mg/m3以內(nèi)，從而使得整個巷道環(huán)境更為清潔，視覺通透。

2.3 干式除塵風機現(xiàn)場維護措施

1) 在巷道掘進時應率先開啟轉載點噴霧，后依次啟動綜掘機噴霧以及干式除塵風機，現(xiàn)場作業(yè)人員佩戴好口罩等防護設備后方可開動鉆機施工；轉載機停止工作后按照規(guī)定關閉除塵風機，確保巷道可正常通風。

2) 停機后每天都要及時清理除塵風機內(nèi)部粉塵，每周清理1次排污斗內(nèi)部粉塵，確保排污斗內(nèi)部無淤泥。每天均應檢查振弦過濾板，當發(fā)現(xiàn)振弦斷絲情況超過標準規(guī)定時則應更新記錄；每周清理1次振弦過濾板。

3) 在干式除塵風機現(xiàn)場應用過程中避免重物砸壞葉輪、金屬外殼；定期檢查風機電動機，分析轉動聲音以及轉動溫度是否正常。

4) 將除塵風機壓縮空氣壓力保持在0.5～0.7 MPa，檢查電纜、通風管路等懸掛是否可靠。

3 干式除塵風機現(xiàn)場應用效果

為提高粉塵治理效果，將1506掘進巷壓風入口設置在距離掘進迎頭15 m位置，干式除塵風機進口距離掘進迎頭5～6 m。在巷道內(nèi)使用除塵風機后，掘進迎頭環(huán)境質(zhì)量得以顯著改善，可為現(xiàn)場作業(yè)人員提供相對良好的工作環(huán)境。掘進迎頭正常供風量為582 m3/min，干式除塵風機進風量為480 m3/min?，F(xiàn)場監(jiān)測發(fā)現(xiàn)掘進迎頭粉塵濃度降幅可達97%以上，具體除塵風機應用前后粉塵濃度監(jiān)測結果見表1，應用現(xiàn)場見圖2。

表1 干式除塵風機應用前后粉塵濃度測定結果

圖2 干式除塵風機應用現(xiàn)場

4 結 語

1) 綜掘雖然可顯著提升巷道掘進效率，緩解礦井采掘接替緊張局面，但是由于掘進速度快，在破煤巖、轉載及運輸過程中容易產(chǎn)生大量粉塵，而采用傳統(tǒng)的噴霧降塵方式難以滿足高效治理粉塵的需要。干式除塵風機具有高效、可靠以及節(jié)水等優(yōu)點，可滿足煤礦井下煤巖巷除塵需要。

2) 山西某礦引進EBZ318(H)掘進機，并采用干式除塵風機進行粉塵治理?，F(xiàn)場應用后，巷道綜掘司機以及干式除塵風機排風口后20 m位置粉塵濃度均控制在7.9 mg/m3、5.2 mg/m3以內(nèi)，綜合除塵效率達97%以上，為巷道高效安全掘進創(chuàng)造了良好條件。