巖巷綜掘工作面高效除塵系統(tǒng)的現(xiàn)場應用

上官昌培

（中煤能源新疆天山煤電有限責任公司，新疆 昌吉831200）

0 引 言

近年來，大量的勞動人口面臨著職業(yè)病危害，其中塵肺病新病例占職業(yè)病報告比例較高[1,2]。同時隨著煤礦產(chǎn)能的增大，巖石巷道斷面隨之增加，巖石綜掘工作面會產(chǎn)生大量的粉塵，因此在巖石綜掘工作面作業(yè)的人員，如果肺部吸入大量的礦塵會得塵肺病，或者粉塵阻塞人體毛眼，刺激眼睛，造成視力減退，造成呼吸道疾病的發(fā)生。眾所周知，粉塵在特定濃度下具有爆炸危險性，對工作面的安全回采造成了危險，所以粉塵的防治對煤礦的安全開采至關重要。針對粉塵防治的特點，眾多學者也開展了一系列的研究，泡沫降塵抑制劑、除塵風機等抽塵凈化等技術[3-8]，目前采用單一降塵措施具有一定的局限性，應用于巖巷工作面后，除塵效果未能達到預期，粉塵濃度居高不下。

為此，針對粉塵的危害特點，通過了解綜掘工作面粉塵產(chǎn)生的機理，以及粉塵的特性，不斷摸索各種防塵手段，研究各種防塵技術的效果，通過綜合防塵耦合研究，制定出掘進工作面高效除塵系統(tǒng)。在保障巖石綜掘工作面煤礦的安全生產(chǎn)、人員安全等方面具有重要的技術、經(jīng)濟和社會效益。

1 巖巷工作面概況

東翼運輸大巷巷道巖性為粗砂巖，粗砂巖：灰白色，粗砂狀結構，厚層狀構造，砂屑主要成分由石英、長石及巖屑組成，膠結物以鈣質為主，致密、堅硬。巷道按正中線施工，中線距離左幫及右?guī)透?.2m。掘進斷面為12.44m2，凈斷面為11.12m2。毛寬4.4m，凈寬4.2m；毛高3.3m，凈高3.1m，拱高2.2m，墻高1.1m。

2 掘進工作面高效除塵系統(tǒng)研究與應用

2.1 不采取降塵措施

為了研究不同降塵措施對粉塵濃度的影響，首先對不采取降塵措施時粉塵濃度進行測定。為了確保測定期間基本條件相似，便于數(shù)據(jù)的比較，風筒始終吊掛在巷道左幫距迎頭8m 位置，綜掘進炮頭在巷道中心點掘進時測定。并統(tǒng)一布置測點，測點一，綜掘機司機側距巷道底板1.5m 位置，測點二，掘進工作面回風距巷道開門點10m 位置，采樣時間5min，測塵設備：CCZ1000 直讀測塵儀。

綜掘機掘進期間不使用綜掘機內(nèi)外噴霧，不開啟風流凈化水幕，直接在原巖中掘進，在不采取降塵措施前，對綜掘機司機側和回風側粉塵濃度進行測定，數(shù)據(jù)如圖1 所示。綜掘司機側全塵平均濃度為944.4 mg/m3，呼塵平均濃度為400.5 mg/m3，回風側全塵平均濃度為900.9 mg/m3，呼塵平均濃度為382.6 mg/m3。

圖1 初始粉塵濃度測定數(shù)據(jù)圖

2.2 綜掘機內(nèi)外噴霧降塵技術

根據(jù)《煤礦作業(yè)場所職業(yè)病危害防治規(guī)定》，掘進機內(nèi)噴霧壓力不得低于2MPa，外噴霧壓力不得低于4MPa。內(nèi)噴霧裝置不能正常使用時，外噴霧壓力不得低于8MPa；除塵器的呼吸性粉塵除塵效率不得低于90%。

東翼運輸大巷水壓經(jīng)過測定4.2MPa，符合規(guī)定，并在距離迎頭50m 處安設有風流凈化水幕。測定時，綜掘機開啟內(nèi)外噴霧，迎頭50m 處風流凈化水幕開啟，采取綜掘機內(nèi)外噴霧后，檢測點粉塵濃度如圖2所示，綜掘司機側全塵平均濃度為719.3 mg/m3，呼塵平均濃度為325.7 mg/m3，回風側全塵平均濃度為686.4mg/m3，呼塵平均濃度為310.8 mg/m3。

圖2 粉塵濃度測定數(shù)據(jù)圖

2.3 除塵風機降塵技術

東翼運輸大巷配備KCS-250D 除塵風機，額定吸風量250m3/min，實測237m3/min。布置方式：除塵風機安設在距工作面40m 處（或將除塵風機蹲放在綜掘機二運皮帶上，此法適用性較強，工作量小）隨掘進前移。除塵風機吸風口末端距工作面不大于5 米，壓入式風機風筒末端超過除塵風機出風口8m，綜掘機內(nèi)外噴霧、風流凈化水幕不開啟。采取除塵風機降塵措施后，各檢測點粉塵濃度如圖3 所示，綜掘司機側全塵平均濃度為581.6 mg/m3，呼塵平均濃度為416.4 mg/m3，回風側全塵平均濃度為217.7mg/m3，呼塵平均濃度為148.8 mg/m3。

圖3 粉塵濃度測定數(shù)據(jù)圖

為了提高除塵風機的除塵效率，在除塵風機邊上的風筒位置安設泄壓風筒，通過泄壓裝置使迎頭風量控制在略大掘進斷面需要的最低風量112m3/min 需求，將迎頭風筒出風口風量控制在120m3/min。除塵風機開啟口，需要將泄壓風筒泄壓的風流引流至除塵風機吸風口，促使綜掘機司機處于新鮮風流中。除塵風機改進后，綜掘司機側全塵平均濃度為0.8 mg/m3，呼塵平均濃度為0.5 mg/m3，回風側全塵平均濃度為88.2mg/m3，呼塵平均濃度為56.1 mg/m3。

圖4 粉塵濃度測定數(shù)據(jù)圖

2.4 泡沫除塵技術

東翼運輸大巷使用的礦用泡沫降塵裝置為KPZ-0.2/1.0 裝置，如圖5 所示。耗水量0.5 m3/h，耗氣量80m3/h，泡沫量40 m3/h。采取泡沫除塵措施后，各檢測點粉塵濃度如圖3 所示綜掘司機側全塵平均濃度為235.7 mg/m3，呼塵平均濃度為128.2 mg/m3，回風側全塵平均濃度為204.4mg/m3，呼塵平均濃度為121.5 mg/m3。

圖5 泡沫降塵裝置

圖6 粉塵濃度測定數(shù)據(jù)圖

2.5 綜合降塵措施的應用

圖7 粉塵濃度測定數(shù)據(jù)圖

經(jīng)過以上測定可知，任何單一的降塵措施，都不能滿足《煤礦作業(yè)場所職業(yè)病危害防治規(guī)定》第四十條，井工煤礦在煤、巖層中鉆孔，應當采取濕式作業(yè)。煤（巖）與瓦斯突出煤層或者軟煤層中難以采取濕式鉆孔時，可以采取干式鉆孔，但必須采取除塵器捕塵、除塵，除塵器的呼吸性粉塵除塵效率不得低于90%的規(guī)定。必須將以上各種措施進行綜合應用，方能確保除塵效果達到規(guī)定要求。

東翼運輸大巷巖石掘進期間，開啟內(nèi)噴霧，風流凈化水幕，配套使用泡沫降塵噴霧，開啟改進型的除塵風機；各檢測點粉塵濃度如圖7 所示，綜掘司機側全塵平均濃度為0.8 mg/m3，呼塵平均濃度為0.5 mg/m3，回風側全塵平均濃度為18.8mg/m3，呼塵平均濃度為15.2 mg/m3。

3 現(xiàn)場應用的效果檢驗

通過對現(xiàn)場采取不同降塵措施，通過對粉塵濃度測定結果比對；采用各種降塵措施后降塵效率的可依據(jù)下式進行計算，降塵率如表1 所示。

表1 降塵效果檢測統(tǒng)計

式中：η 為降塵效率；C1為未采取措施時的粉塵濃度mg/m3；C2為采取措施時的粉塵濃度mg/m3。

由表1 可知，采取綜合降塵措施后，全塵和呼塵降塵率均在95%以上，因此綜合除塵系統(tǒng)具有較好的應用效果。

4 結 論

本文結合東翼運輸大巷掘進實際情況，通過對掘進期間采取各種措施的粉塵濃度進行測定分析，得到以下結論：

任何一種單一防塵手段降塵率均達不到相關規(guī)定要求，尤其產(chǎn)塵量特別高的巖石綜掘巷道需要綜合聯(lián)合進行應用方能解決降塵問題，采用綜合防塵措施后，綜掘進司機側全塵降塵率99.9%，呼塵降塵率9 9.8%，回風側全塵降塵率97.9%，呼塵降塵率96%，降塵效果較為顯著，保障了煤礦的安全開采。