巖巷綜掘工作面綜合防塵技術研究與應用

王玉申WANG Yu-shen

（中煤五建第四十九工程處，邯鄲056003）

0 引言

礦井粉塵是煤礦生產面臨的主要職業危害之一，嚴重威脅廣大礦工的身心健康。據最新的資料表明，在我國實際的嚴重塵肺病患者有120萬之多，占到全世界塵肺病患者的一半以上，每年因此死亡的人數超過4000人，每年由此引起的直接損失超過80億元。而在所有因各種粉塵引起的塵肺病中，煤礦工人占到的比例最高。綜掘工作面是煤礦井下最主要的產塵地點之一，未采取任何措施時的粉塵濃度可達2000mg/m3以上。特別是巖巷綜掘工作面，粉塵分散度和游離SiO2含量高，對人體的危害極大。要實現巖巷綜掘工作面粉塵濃度的達標，必須依靠防塵技術水平的不斷進步。本文結合納林河二號礦井巖巷綜掘工作面施工過程粉塵防治技術的研究和應用，對粉塵防治領域進行了探討，以期為科學防治巖巷綜掘工作面的粉塵提供有益參考。

1 工程概況

烏審旗蒙大礦業公司納林河二號礦井設計生產能力8.00Mt/a，采用立井開拓，在工業場地內布置一號主立井、二號主立井、一號回風立井和副立井。全井田設一個主水平和四個輔助水平，初期布置五條大巷，即中央一號回風巷、中央二號回風巷、中央一號輔助運輸巷、中央二號輔助運輸巷、中央帶式輸送機大巷五條平行大巷。為盡快形成煤流系統，加快二期工程施工進度，我單位經研究決定采用綜掘機施工煤倉上口檢修巷（巖巷）。

2 生產中粉塵的主要來源及分布規律

煤礦井下的粉塵主要來自采煤、掘進、運輸等作業場所，礦井建設期間70%-80%的粉塵是由綜掘工作面產生的。據實測，整個礦井從入風到回風風流中的粉塵含量為一條“山峰”曲線，曲線的升降急緩與生產工序、生產強度有關。一般情況下，在綜掘機機組截割工序時達到高峰，隨之即呈現有規律的衰減趨勢。

3 礦井除塵措施分類

礦井防塵的措施的基本原則是，以預防為主，實施綜合防塵，將粉塵處理在塵源地點，把已經浮游的粉塵降下來或捕集起來，充分發揮通風除塵的作用。

3.1 通風除塵 通風除塵是指通過風流的流動將井下作業點的懸浮礦塵帶出，降低作業場所的礦塵濃度。主要影響因素是風速，礦塵額粒徑、形狀、濕潤程度等。對于通風除塵考慮到除塵效果有最佳排塵風速、最低排塵風速和極限排塵風速。對于綜掘工作面而言選擇風速排塵雖能帶走粉塵但是并不能夠降塵，粉塵危害還是沒有解決。

3.2 濕式除塵 濕式除塵是礦井井下應用最普遍的一種方法，是用水或其他液體與塵粒相接觸而分離捕集粉塵的方法。濕式除塵又分為兩種除塵方式：一種是用水濕潤煤巖體，使在割巖過程中減少巖塵的產生，或者直接用水沖洗礦塵和落塵；另外一種方式是用噴霧來捕集懸浮在空氣中的粉塵，主要采用噴霧、水簾等方法。濕式除塵能很大程度上降低產塵量和空氣中的粉塵。

4 煤倉上口掘進工作面綜合防塵技術實踐

納林河二號礦井煤倉上口檢修巷巖性為粉砂巖，主要是在綜掘機截割過程中產生大量粉塵，綜掘機回風側粉塵濃度高達1882mg/m3，嚴重影響工人的健康情況。為此根據工作面狀況必須采取綜合降塵措施，提高工作面環境質量。采取合理選擇通風機型號達到最佳排塵風速的通風除塵、安裝除塵風機、安裝自制新型地噴霧、安裝自制除塵紗窗、轉載點安裝水簾等多種方法防塵、除塵。

4.1 通風除塵

4.1.1 合理選擇局部通風機型號，達到最佳排塵風速

①按瓦斯涌出量計算。

Q 掘=Q 瓦×K/C（m3/min）

式中：Q掘—掘進煤倉上口檢修巷工作面實際需要的風量，（m3/min）；

Q瓦—掘進煤倉上口檢修巷工作面的瓦斯絕對涌出量（取1.3m3/min）；

K—掘進煤倉上口檢修巷工作面瓦斯涌出不均衡系數（取1.8）；

C—掘進煤倉上口檢修巷工作面回風流中瓦斯的允許濃度，1.0%；

則 Q 掘=1.3×1.8/0.01=234（m3/min）

②按除塵風速計算。

Q 掘=15×S=15×23.2=348（m3/min）

式中：S—掘進煤倉上口檢修巷工作面斷面積。

③按煤倉上口檢修巷工作面最多作業人數計算

Q 掘=4N=4×30=120m3/min

式中：N——煤倉上口檢修巷工作面最多作業人數,交接班時人數最多為30人，取N=30。

煤倉上口檢修巷工作面最小風量為348m3/min，通過計算，減去風筒漏風、風筒沿程摩擦風阻、局部風阻、出口風阻損耗風量，通風機最小吸風量為452.4m3/min。

4.1.2 通風機選型 根據計算，選用兩臺邯鄲東方風機制造有限公司生產的FBDNO6.3/2×30W對旋軸流式局部通風機，可滿足巷道通風和除塵要求。

通風機主要技術參數：

型號：FBDNO6.3/2×30；

風量：420-555(m3/min)；

全壓：600-6000(Pa)；

效率：≥85%。

4.2 除塵風機除塵 采用長壓短抽的通風方式與自制濕式除塵器配合應用于巖巷綜掘工作面，就可形成混合式通風-除塵系統，即新鮮風流由壓入局部通風機通過風筒進入工作面，在回風側安裝抽出式風機，通過風筒將污風抽出排至回風巷道，在風筒末端安裝自制濕式除塵器，即可達到除塵凈化風流的效果。此方法在綜掘機掘進時開啟除塵風機，檢修或支護等工序是可關閉除塵風機只保持壓入式通風即可。長壓短抽通風除塵系統如圖1所示；自制濕式除塵器如圖2所示。

4.3 新型全斷面地噴霧除塵 噴霧降塵是巖巷綜掘工作面最常用的降塵措施，但普通的噴霧需安裝到巷道頂板，操作困難，降塵效果較差。新型全斷面地噴霧裝置結構簡單、易于安裝、維護方便、體積小、重量輕，適用于各種斷面形狀的巷道進行灑水降塵，降塵效果好，并且制作簡單，造價低廉。

新型全斷面地噴霧制作工藝

①新型全斷面地噴霧裝置由壓力水倉、進水管、進風管、噴霧孔組成。

②切割Ф40mm、壁厚2mm的鋼管50mm長，將切割下的鋼管制作成半圓形，兩側用2mm鐵板焊嚴形成壓力水倉，鐵板焊接必須嚴密無縫，無沙眼、焊接面光滑。

③在鋼管壁上均勻割出12個Ф7mm的圓孔，其中在壓力水倉端頭焊接供水管和供風管快速接頭，將風水管快速接頭與巷道內的高壓風水管用軟管連接，開啟風水閥即可實現全斷面噴霧，噴霧的壓力大小用風閥門控制即可。新型全斷面地噴霧如圖3所示。

4.4 除塵紗窗除塵 除塵紗窗是我單位在長期的施工過程中經驗研制出的一種阻隔、捕捉粉塵的裝置，該裝置上部安裝噴霧，配合掛鉤將紗網固定繃緊，能有效地阻隔過濾乏風流中的粉塵，達到良好的除塵效果。采用且能如窗簾般拉開和關閉，行人、運料時向兩側拉開，人員過后關閉即可。除塵紗窗如圖4所示。

4.5其他方式除塵

4.5.1 合理使用綜掘機內外噴霧除塵 合理使用綜掘機內外噴霧，內噴霧通過安裝在綜掘機炮頭上的噴嘴噴出霧滴直接抑制綜掘機作業時割落巖體瞬間產生的粉塵；外噴霧則是捕集掘進面空氣中懸浮的粉塵。《煤礦安全規程》規定綜掘機作業時必須開啟內、外噴霧降塵，內噴霧壓力不得小于3MPa，外噴霧壓力不得小于1.5MPa。

4.5.2 皮帶轉載點安裝噴霧除塵 出渣運輸是產塵粉塵的來源之一，尤其轉載點極易造成粉塵風揚，因此在運輸過程中運輸皮帶的轉載點、橋式轉載機與皮帶連接處轉載點、綜掘機橋式轉載機連接處必須安設噴霧除塵。

5 各類除塵設施布置

巖巷綜掘工作面后路每200m設1道全斷面地噴霧，其中靠近工作面的1道地噴霧距工作面不得大于30m。掘進迎頭的回風口混合風流處20m內安設一道能封閉全斷面的除塵紗窗捕集粉塵，使進入回風巷道的風流清潔。各類除塵設施布置如圖5所示。

6 總論

①采用通風除塵、除塵風機除塵、地噴霧除塵、除塵紗窗除塵等措施，對煤倉上口檢修巷進行綜合除塵技術實踐，除塵效率在90%以上，除塵效果明顯。②通過綜掘機內外噴霧、地噴霧降塵從塵源處降低了產塵量，將揚塵控制在可控范圍內，從粉塵傳播過程中降低了粉塵濃度，采用抽出式風機將濕潤后的粉塵和霧氣抽出，改善工作面環境，乏風通過濕式除塵器進一步降塵，粉塵隨水流流入水溝。巷道后路乏風再通過除塵紗窗捕集漏網粉塵，達到最后凈化風流的效果。

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