51505順槽防塵技術(shù)方案及應(yīng)用效果

黃曉鵬

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)安全督查大隊(duì)，山西 大同 037003）

煤礦井下巷道一般采用獨(dú)頭掘進(jìn)方式施工，掘進(jìn)迎頭產(chǎn)生的粉塵多通過局部通風(fēng)機(jī)送風(fēng)外排，巷道掘進(jìn)長度過長則不利于及時(shí)排出巷道內(nèi)粉塵[1-3]。同時(shí)當(dāng)掘進(jìn)迎頭粉塵產(chǎn)生量較大時(shí)，粉塵會隨著風(fēng)流擴(kuò)散至整個(gè)巷道，給現(xiàn)場作業(yè)人員身體健康以及巷道掘進(jìn)安全等帶來嚴(yán)重威脅[4-5]。目前常通過高壓噴霧、 煤層注水等方式降低巷道粉塵濃度，但常面臨噴嘴堵塞、煤層注水時(shí)間長且注水效果不明顯等問題[6-7]?；垳厦旱V51505 順槽掘進(jìn)長度達(dá)到2 520 m，巷道掘進(jìn)期間受煤層原始含水率低、掘進(jìn)速度快等因素影響，掘進(jìn)迎頭粉塵濃度較高，文中重點(diǎn)對虎龍溝煤礦51505 順槽采取的粉塵治理方案進(jìn)行闡述，以期為礦井掘進(jìn)巷道粉塵治理提供經(jīng)驗(yàn)參考。

1 工程概況

81505 工作面位于東盤區(qū)，開采5#煤層。工作面設(shè)計(jì)傾斜長度180 m，51505 順槽（回風(fēng)巷）長度2 520 m，21505 順槽（運(yùn)輸巷）長度2 468 m。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度變化穩(wěn)定，煤層厚度11.99～14.36 m，平均12.73 m，近水平開采。預(yù)采區(qū)內(nèi)有火成巖侵入，對煤層造成一定程度的破壞，由于勘探程度有限，尚未發(fā)現(xiàn)其他大的構(gòu)造。水文地質(zhì)情況簡單，上覆巖層含水性較弱，煤層含水率為2.39%。81505 工作面不存在奧灰水帶壓區(qū)，最大涌水量為0.09 m3/min，正常涌水量為0.03 m3/min。

51505 順槽沿著5#煤底板掘進(jìn)，采用EBZ260H綜掘機(jī)破煤。受到煤層本身含水率低以及巷道掘進(jìn)速度快等因素影響，掘進(jìn)迎頭粉塵濃度較高，現(xiàn)場測定最大可達(dá)到259.6 mg/m3，為了改善掘進(jìn)迎頭環(huán)境，采用高壓噴霧、刮板機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)封閉以及全斷面水幕等綜合方式降塵。

2 掘進(jìn)綜合防塵技術(shù)

綜掘工作面作業(yè)具有一定特殊性，粉塵來源主要為掘進(jìn)機(jī)破煤巖、煤矸運(yùn)輸以及通風(fēng)揚(yáng)塵等。綜掘工作面最好的粉塵治理措施是降低截割粉塵產(chǎn)生量并抑制粉塵外溢量。為達(dá)到降低迎頭粉塵濃度、提高工作環(huán)境清潔度、能見度目的，決定安裝礦用BPW250/6.3XL 型高壓噴霧泵，增強(qiáng)機(jī)組自動噴霧裝置合理利用率，封閉綜掘機(jī)刮板及破碎機(jī)，并使用全斷面凈化水幕進(jìn)行粉塵治理。

2.1 BPW250/6.3XL型高壓噴霧泵

51505 順槽噴霧用水來源于地面水池，并經(jīng)井下管路泵送至掘進(jìn)迎頭，水源雜質(zhì)含量較高。綜掘機(jī)噴霧系統(tǒng)中噴頭孔徑較小，容易導(dǎo)致噴嘴堵塞，從而制約噴霧效果。噴嘴堵塞是導(dǎo)致綜掘機(jī)噴霧系統(tǒng)無法高效工作的主要原因。

為提高噴霧降塵效果，虎龍溝煤礦引進(jìn)BPW250/6.3XL 型高壓噴霧泵，該型高壓噴霧泵可以自動凈化水質(zhì)，從而確保綜掘機(jī)外噴霧裝置、全斷面水幕等用水水質(zhì)，避免噴嘴堵塞，提高噴霧降塵效果。掘進(jìn)機(jī)高壓外噴霧引射降塵工藝及現(xiàn)場應(yīng)用情況如圖1、圖2所示。

圖1 掘進(jìn)機(jī)高壓外噴霧引射降塵

圖2 掘進(jìn)機(jī)高壓外噴霧現(xiàn)場

2.2 EBZ260H機(jī)組刮板全自動封閉式噴霧降塵裝置

刮板輸送機(jī)在運(yùn)輸煤矸石時(shí)受到刮板鏈、煤矸間碰撞等因素影響，會產(chǎn)生大量的粉塵，通過安裝刮板輸送機(jī)密閉裝置，可有效降低巷道煤矸石外運(yùn)過程中粉塵外溢量。

刮板輸送機(jī)自動封閉式噴霧降塵裝置采用3 mm 鋼板制作，封閉裝置寬、高分別為650 mm、740 mm，密閉裝置前后端分別采用角鋼固定到一運(yùn)刮板溜槽架以及二運(yùn)尾部搭接處，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。采用的自動封閉式噴霧降塵裝置結(jié)構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)組連接，可隨著綜掘機(jī)前移，從而避免迎頭一運(yùn)卸煤點(diǎn)灑煤以及粉塵外溢量大問題。

圖3 封閉裝置結(jié)構(gòu)

2.3 轉(zhuǎn)載機(jī)隨機(jī)自動降塵全封閉漏煤裝置

轉(zhuǎn)載機(jī)隨機(jī)自動降塵全封閉漏煤裝置結(jié)構(gòu)包括主體漏煤裝置、全封閉護(hù)罩、可移動的跑車裝置以及噴霧裝置等，具體裝置結(jié)構(gòu)見圖4所示。主體漏煤裝置長、寬、高分別為1 300 mm、1 300 mm、800 mm，采用4.5 mm 厚鋼板、100 mm 角鋼焊接加工而成；全封閉護(hù)罩高度為800 mm，使用4.5 mm厚鋼板加工； 可移動的跑車裝置由16 mm 鋼板、滾輪組成，實(shí)現(xiàn)跑車裝置的可移動性；噴霧裝置由單頭多角度高壓噴嘴、電磁閥等構(gòu)成，單頭多角度高壓噴嘴通過電磁閥控制噴霧，可實(shí)現(xiàn) “開機(jī)開水”，提高噴霧效果。

圖4 轉(zhuǎn)載機(jī)隨機(jī)自動降塵全封閉漏煤裝置

采用的轉(zhuǎn)載機(jī)隨機(jī)自動降塵全封閉漏煤裝置與掘進(jìn)機(jī)組連接，可隨著綜掘機(jī)前移，從而避免轉(zhuǎn)載機(jī)卸煤點(diǎn)灑煤以及粉塵外溢量大問題，同時(shí)提高了轉(zhuǎn)載機(jī)附近工作員工安全保障能力。

2.4 全斷面凈化水幕

為有效降低51505 順槽粉塵濃度，在距離掘進(jìn)迎頭50 m 范圍內(nèi)布置2 道全斷面凈化水幕（水幕間距為3 m）。根據(jù)51505 巷順槽斷面，采用2寸鋼管制作成與巷道斷面一致的框架，并在巷道過人、 過車位置布置開啟小門 （小門上仍有防塵網(wǎng)），在框架上安裝防塵網(wǎng)；在噴霧水管上均勻布置噴頭，噴頭為霧化效果顯著的六頭盒式噴頭，如圖5所示。51505 順槽濕式捕塵簾現(xiàn)場噴霧情況如圖6所示。

圖5 六頭盒式噴頭

圖6 濕式捕塵簾

3 應(yīng)用效果分析

采取綜合防塵技術(shù)方案后，對51505 順槽相關(guān)地點(diǎn)粉塵濃度進(jìn)行測定，具體結(jié)果如表1所示。

表1 51505順槽相關(guān)地點(diǎn)粉塵濃度

從表中看出，采取高壓噴霧、刮板機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)封閉以及全斷面水幕等方式后，掘進(jìn)巷道相關(guān)地點(diǎn)全塵、 呼吸性粉塵濃度降低幅度平均達(dá)到77.0%、80.4%，粉塵濃度最大控制在59.4 mg/m3、29.4 mg/m3，取得較好的粉塵防治效果。

4 結(jié)論

1）為降低51505 順槽掘粉塵濃度，基于降低迎頭粉塵濃度并抑制粉塵外溢理念，提出用BPW250/6.3XL 型高壓噴霧泵凈化噴霧水質(zhì)并實(shí)現(xiàn)綜掘機(jī)高壓外噴霧，采用刮板溜槽封閉噴霧降塵裝置、 轉(zhuǎn)載機(jī)隨機(jī)自動降塵全封閉漏煤裝置降低煤矸外運(yùn)期間粉塵外溢量，使用全斷面凈化水幕攔截風(fēng)流中粉塵。

2）依據(jù)51505 順槽現(xiàn)場實(shí)際條件，對順槽內(nèi)防塵技術(shù)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)場應(yīng)用后，綜掘司機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)位置全塵濃度分別降至58.3 mg/m3、59.4 mg/m3，降幅分別達(dá)到77.5 %、72.1%； 同時(shí)使用的設(shè)備具備安裝方便、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。