掘進機在非煤礦山應用中的產塵治理

李在永 ，吳 昊 ，劉柄蘊

1.沈陽萬益安全科技有限公司，遼寧 沈陽 110015

2.重慶市城市建設管理學校，重慶 401147

某礦業公司在擴建工程中，為了趕工期而進行一系列的連續作業，因此,在井下產生了大量的塵埃。該公司在非煤礦山第一次使用巷道掘進機，主要用于中段巷道的掘進，然而在生產過程中產塵量相當高，由于傳統的一些防塵技術不能有效地減少和抑制粉塵的產生，其結果是工人們的可視距離小，生產也是時斷時續，從而嚴重地制約了掘進機的有效性。見于此，筆者建議采用高壓水流的霧化降塵技術和高效濕式的除塵技術，從源頭上改善工人們的作業環境，讓掘進機真正發揮自己的優勢，從而進一步地提高井巷的掘進效率。

1 掘進機產塵量與產塵的特點

1.1 掘進機產塵量

在掘進機開始使用的時候，作業面有效距離分別為20m、15m、5m時的測定結果為：呼吸性粉塵4.8mg/m3、6.7mg/m3、7.8mg/m3，產生的總塵埃量分別為 51mg/m3、66mg/m3、169mg/m3，都遠遠超過國家所規定的礦山粉塵的具體標準值10mg/m3和2mg/m3。

1.2 掘進機產塵特點

根據現場實際考察發現，引發產塵量多少與粉塵濃度變化的因素主要是懸臂的位置、巖石的性質、切割頭力學參數、噴霧灑水強度以及切割頭距底板工作高度等。所有的粉塵在工程項目的工作面上都是以不均勻的形態所分布，主要是以氣浪狀和注射狀為主，散發進大氣從而彌漫和充斥這整個工作面。在無風的情況下進行作業，其所產生的含塵氣流，以平均速度0.5m～1.0 m/s向外噴射，若不能進行有效的處理，該氣流就可能會導致作業人員在短時間內窒息，司機因為長時間處于混濁氣流之中，無法準確地操縱設備，所以嚴重地影響了掘進機的有效工作效率。

2 掘進機產塵治理

2.1 井下常用綜合防塵措施

通常情況下，井下綜合防塵措施一般分為：濕式作業、通風除塵、密閉抽塵、個體防護、凈化風流等，不過這些措施在特殊情況下除塵效果并不明顯。結合掘進機在工作中所具體產生的粉塵特點，尤其是切割上部巖面時，產生的粉塵量會更大，向四周擴散的速度也比較大，結合這一特點，我們才提出采用高壓水流的霧化降塵技術和高效濕式的除塵技術。

2.2 高速高霧化水霧流降塵技術

1）高速高霧化水霧流系統主要是由高壓泵、過濾裝置、噴霧裝置與電控裝置所組成

2）技術參數的選用

（1）高壓泵

參照高壓噴嘴霧化水壓的具體要求，通常都是采用BP25/12裝置的噴霧泵；

（2）噴霧裝置

噴霧裝置的合理設計是提高噴霧降塵效果的前提保障，應該充分依據掘進機自身的噴霧系統特點，選用適合其發揮最大優勢的裝備設置。實驗表明，設置8個高壓噴霧降塵噴嘴效果最佳，讓設備噴霧覆蓋整個截割頭，這樣就能減緩粉塵量的增加同時還能阻止粉塵迅速外流。門字結構的噴霧裝置上，最好兩邊都焊接兩個傾角15°的噴嘴，確保噴霧角度，才能有效地覆蓋整個掘進機的截割頭，這樣既減少了水霧對司機視野的影響還確保了最佳的噴霧效果；

（3）過濾裝置

不能忽視水路系統中的雜質給高壓泵所帶來的噴嘴的堵塞和破壞，所以一定要在供水管路的系統上安置一個可以自動反復沖洗過濾的過濾裝置，技術參數：適用水壓≤4MPa，過濾能力≥200L/min，過濾精度≤10μm；

（4）電控系統

參考掘進機的備用錨桿鉆機的實際電控系統容量，要根據實際作業情況，進行重新的選用檢測的電流變送器的測量范圍、精度；

（5）供水管路

通過對掘進機自身的供水管路的改進和處理，通常會使用冷卻系統用水，一條引到高壓泵供噴霧系統使用，另一條為濕式除塵風機使用，這樣不但能實現掘進機的冷卻水的最少量，還能實現濕式噴霧除塵用水和除塵風機用水的需要。

2.3 高效濕式就地凈化除塵處理技術

掘進機工作的時候選用傳統的局部壓入式進行通風，風機就能將新鮮氣流直接引入到工作面上，同時還形成了對操作工人的罩射，這樣解決了操作人員的通風防塵問題，但是還是有大量的含塵氣體依然是通過新風的稀釋和粉塵的高霧水的雙重影響而沉降，對巷道里的通風和防塵效果都比較有限，不能從根本上解決工人們的防塵要求。

2.3.1 濕式振弦除塵風機的選用

通常情況下，除塵風機的風量越大，粉塵濃度的沉降就會越有效果。所以，通過不斷地加大循環風量，可以有效地提高除塵風機的降塵效率，有利于工作面的快速通風。在實際工作中，因為掘進機主要是用在紅頁巖中掘進中，加上巷道斷面尺寸大，會選用“KCS-4088ZZ”礦用濕式振弦除塵風機。

2.3.2 凈化除塵效果

掘進機作業時能夠清楚地看到含塵氣流被吸入濕式除塵風機口，經除塵處理之后，風機出風口的含塵量就會明顯的降低，巷道的能見度得到進一步的提高，從而大大減少了粉塵擴散對巷道造成的二次污染；作業面在工作2min～3min以后，還是清晰可見得，從而確保了作業面的安全監護，通過凈化除塵之后工人們的作業環境得到有效的改善。經多次測試，除塵風機出口處的粉塵濃度約為4mg/m3，掘進機工人處的風流經新風稀釋之后，粉塵濃度也降到了2.71mg/m3，再經過一系列的個體防護，粉塵濃度就完全可以達到國家安全要求。

3 結論

通過采用高效濕式就地凈化除塵處理技術和高速高霧化水霧流降塵技術后，掘進機作業面粉塵濃度經國家環保部門的監測和測量，掘進機使用時測點距作業面距離分別為20m、15m、5m，測定的粉塵濃度依次為：1.8mg/m3、1.6mg/m3、2.0mg/m3，總塵分別為8.2mg/m3、9.7 mg/m3、9.2mg/m3，達到了國家規定的礦山粉塵標準。

[1]茅承覺.我國傘斷面巖石掘進機(TBM)發展的回顧與思考[J].建設機械技術管理，2008，5：81-84.

[2]徐明生，姚金蕊，等.懸臂式巷道掘進機的選型研究[J].采礦技術，2008，8(2)：62-63.