煤矿岩巷综掘高效除尘实践

煤矿岩巷综掘高效除尘实践

王杰

国家能源集团神东煤炭开拓准备中心 陕西省榆林市 719300

摘要：随着煤矿产能的增大，岩石巷道断面随之增加，岩石综掘工作面会产生大量的粉尘，因此在岩石综掘工作面作业的人员，如果肺部吸入大量的矿尘会得尘肺病，或者粉尘阻塞人体毛眼，刺激眼睛，造成视力减退，造成呼吸道疾病的发生。众所周知，粉尘在特定浓度下具有爆炸危险性，对工作面的安全回采造成了危险，所以粉尘的防治对煤矿的安全开采至关重要。对粉尘防治的特点，众多学者也开展了一系列的研究，泡沫降尘抑制剂、除尘风机等抽尘净化等技术，目前采用单一降尘措施具有一定的局限性，应用于岩巷工作面后，除尘效果未能达到预期，粉尘浓度居高不下。

关键词：综掘工作面；综合；除尘  

煤矿井下使用的掘进机，在其工作过程中，由于掘进机截割头即“炮头”处于左右移动状态，且经常处于前进、后退状态。快速旋转的“炮头”在截割煤岩过程中产生了较多的粉尘，对现场人员造成很大的职业危害。由于掘进机存在设计缺陷，掘进机使用内喷时，往往造成炮头减速箱进水，致使掘进机无法运行，故一般情况下都不使用内喷，只是采取一些外喷等补助措施，施工现场通常存在粉尘量超标的问题，因此，使用一种岩巷综掘工作面高效除尘系统装置，就尤其显得必要和迫切。

一、除尘器工作原理

除尘器的除尘采用雾化、凝聚和脱水环节，含尘空气经过风筒进入除尘器后首先进入雾化区，与从喷嘴喷出的水雾以较高的相对速度接触，接着尘粒表面附着的气膜被冲破，尘粒被水湿润，发生激烈的凝聚，凝聚形成的含尘水滴在经过除雾垫层时大部分被捕捉、聚集，然后形成污水排出，还有一部分水滴在经过水滴分离器时通过波纹板被分离下来，以污水的形式排出。最后从水滴分离器中排出的空气是清洁空气。

二、除尘系统的使用要求

(1)除尘装置、掘进机和压入式局部通风机的供电线路要有合格可靠的风电联动闭锁装置和接地装置，运行前必须按规定牢固的接好内、外地线。

(2)必须选择合理的长压短抽通风除尘系统，以压入式通风为主，要保证压人式风筒口至除尘装置吸尘口的巷道最低风速0.15 m/s，，在工作面附近配以短抽方式，将含尘空气吸入除尘器就地净化处理，除尘后的净化风流由除尘装置排到巷道。

(3)整个湿式除尘装置调试完毕后，在使用中不得随意调整，以免影响除尘效果。

(4)在除尘装置运行前(或每班开工前)，先对除尘装置进行排污换水，注水至标准水位。

(5)除尘装置运行时，随时观察水位情况，及时补水，保证水箱的水位满足除尘要求，运行一定时间后(8～16 h)，要对除尘装置进行排污换水。

(6)在使用除尘器除尘的同时，配合掘进机内外喷雾、转载点喷雾等综合降尘措施。

(7)除尘装置启动后，把柔性风筒断开(距迎头20～30 m处)。除尘装置停止运转前，要把压入式局扇断开的柔性风筒迅速接好，以保证迎头正常供风。

三、掘进工作面高效除尘系统研究与应用

该煤矿巷道岩性为粗砂岩，粗砂岩：灰白色，粗砂状结构，厚层状构造，砂屑主要成分由石英、长石及岩屑组成，胶结物以钙质为主，致密、坚硬。巷道按正中线施工，中线距离左帮及右帮各2.2m。掘进断面为12.44m2，净断面为11.12m2。毛宽4.4m，净宽4.2m；毛高3.3m，净高3.1m，拱高2.2m，墙高1.1m。

1、不采取降尘措施。为了研究不同降尘措施对粉尘浓度的影响，首先对不采取降尘措施时粉尘浓度进行测定。为了确保测定期间基本条件相似，便于数据的比较，风筒始终吊挂在巷道左帮距迎头8m 位置，综掘进炮头在巷道中心点掘进时测定。并统一布置测点，测点一，综掘机司机侧距巷道底板1.5m位置，测点二，掘进工作面回风距巷道开门点10m 位置，采样时间5min，测尘设备：CCZ1000 直读测尘仪。综掘机掘进期间不使用综掘机内外喷雾，不开启风流净化水幕，直接在原岩中掘进，在不采取降尘措施前，对综掘机司机侧和回风侧粉尘浓度进行测定，综掘司机侧全尘平均浓度为944.4mg/m3，呼尘平均浓度为400.5 mg/m3，回风侧全尘平均浓度为900.9 mg/m3，呼尘平均浓度为382.6 mg/m3。

2、综掘机内外喷雾降尘技术。根据《煤矿作业场所职业病危害防治规定》，掘进机内喷雾压力不得低于2MPa，外喷雾压力不得低于4MPa。内喷雾装置不能正常使用时，外喷雾压力不得低于8MPa；除尘器的呼吸性粉尘除尘效率不得低于90%，水压经过测定4.2MPa，符合规定，并在距离迎头50m处安设有风流净化水幕。测定时，综掘机开启内外喷雾，迎头50m 处风流净化水幕开启，采取综掘机内外喷雾后，综掘司机侧全尘平均浓度为719.3 mg/m3，呼尘平均浓度为325.7 mg/m3，回风侧全尘平均浓度为686.4mg/m3，呼尘平均浓度为310.8 mg/m3。

3、除尘风机降尘技术。布置方式：除尘风机安设在距工作面40m 处或将除尘风机蹲放在综掘机二运皮带上，此法适用性较强，工作量小随掘进前移。除尘风机吸风口末端距工作面不大于5 米，压入式风机风筒末端超过除尘风机出风口8m，综掘机内外喷雾、风流净化水幕不开启。采取除尘风机降尘措施后，综掘司机侧全尘平均浓度为581.6 mg/m3，呼尘平均浓度为416.4mg/m3，回风侧全尘平均浓度为217.7mg/m3，呼尘平均浓度为148.8 mg/m3。为了提高除尘风机的除尘效率，在除尘风机边上的风筒位置安设泄压风筒，通过泄压装置使迎头风量控制在略大掘进断面需要的最低风量112m3/min 需求，将迎头风筒出风口风量控制在120m3/min。除尘风机开启口，需要将泄压风筒泄压的风流引流至除尘风机吸风口，促使综掘机司机处于新鲜风流中。除尘风机改进后，综掘司机侧全尘平均浓度为0.8 mg/m3，呼尘平均浓度为0.5 mg/m3，回风侧全尘平均浓度为88.2mg/m3，呼尘平均浓度为56.1 mg/m3。

4、泡沫除尘技术，使用的矿用泡沫降尘装置为KPZ-0.2/1.0 装置，耗水量0.5 m3/h，耗气量80m3/h，泡沫量40 m3/h。采取泡沫除尘措施后，各检测点粉尘浓度如图3 所示综掘司机侧全尘平均浓度为235.7 mg/m3，呼尘平均浓度为128.2 mg/m3，回风侧全尘平均浓度为204.4mg/m3，呼尘平均浓度为121.5 mg/m3。

5、综合降尘措施的应用。经过测定可知，任何单一的降尘措施，都不能满足《煤矿作业场所职业病危害防治规定》，井工煤矿在煤、岩层中钻孔，应当采取湿式作业。煤岩与瓦斯突出煤层或者软煤层中难以采取湿式钻孔时，可以采取干式钻孔，但必须采取除尘器捕尘、除尘，除尘器的呼吸性粉尘除尘效率不得低于90%的规定。必须将以上各种措施进行综合应用，方能确保除尘效果达到规定要求。

参考文献：

［1］宋先明，阮国强. 综掘机控尘技术的研究与应用［J］. 煤矿安全，2018，39（7）：26 －29.

［2］金龙哲，李晋平，孙玉福. 矿井粉尘防治理论［M］. 北京：科学出版社，2019：23 －24.