雙巷掘進巷道除塵工藝改進研究

王麗軍

（汾西礦業(yè)賀西煤礦， 山西 柳林 033300）

粉塵是礦井生產(chǎn)過程中影響井下作業(yè)安全以及工作人員身體健康的災害之一[1-2]。特別是隨著礦井綜合機械化水平的不斷提升，采掘作業(yè)面粉塵產(chǎn)量也呈顯著增加趨勢，根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料，采掘作業(yè)面粉塵產(chǎn)生量占據(jù)井下粉塵產(chǎn)生總量的65%～90%，因此對采掘作業(yè)面粉塵進行針對性治理對改善井下作業(yè)環(huán)境具有重要意義[2-5]。現(xiàn)階段礦井回采工作面布置長度一般較長，巷道掘進過程中多為堵頭掘進，綜掘機截割破煤巖時迎頭粉塵濃度可達到2 500 mg/m3，顯然僅僅通過通風方式難以有效減低粉塵濃度[6-7]。為此，文中以山西某礦123011、123012 巷雙巷掘進為工程背景，提出使用多級粉塵治理工藝降低掘進迎頭粉塵量，現(xiàn)場取得較好應用成果。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)概況

山西某礦井田面積達到69.8 km2，設(shè)計生產(chǎn)能力為800 萬t/年，采用抽出式通風方式。現(xiàn)階段回采的12 號煤層埋深平均390 m、厚度平均4.2 m，現(xiàn)開采水平煤層無煤與瓦斯突出危險性，煤塵具有爆炸性，自燃發(fā)火傾向性為II 類。123011、123012 巷分別為12301 綜采工作面運輸巷、回風巷，巷道均為矩形斷面，巷高均為4.2 m，巷寬分別為6.0 m、5.4 m。巷道采用連續(xù)采煤機掘進工藝，其中123012 巷風流為新鮮風流、123011 巷風流為乏風，巷道間每隔100～150 m 距離布置一聯(lián)絡(luò)巷。

1.2 除塵工藝

123011、123012 巷雙巷掘進巷道通風方式為長壓短抽方式，并通過濕式除塵風機（型號KCS-1000D）降塵。掘進時使用的局部通風機型號為DBKJNo6.0，迎頭出風量為385 m3/min，出風口距離迎頭間距為20 m 左右。巷道掘進時將濕式除塵風機置于破碎機后隨著掘進面推進前移，并通過鋼圈風筒降抽風口布置在距離迎頭5～10m 位置，除塵風機風量為675m3/min。具體掘進迎頭布置見圖1 所示。

圖1 雙巷掘進通風及除塵系統(tǒng)布置示意圖

雙巷掘進工作采用長壓短抽方式為掘進工作面供風并降低迎頭粉塵濃度，現(xiàn)場應用過程中掘進工作面迎頭位置粉塵濃度仍可達到67.21 mg/m3，粉塵濃度相對較高。需要針對性對巷道除塵工藝進行改進優(yōu)化。

2 除塵工藝優(yōu)化研究

現(xiàn)階段礦井井下最為常用的除塵工藝包括有煤層注水、噴霧降塵、通風降塵、除塵器降塵以及個體防護等措施。為解決123011、123012 雙巷掘進工作面粉塵治理效果不問題，對掘進迎頭使用的除塵工藝進行改進優(yōu)化。通過使用綜合除塵工藝在掘進迎頭粉塵產(chǎn)生、傳播區(qū)域采取針對性降塵措施。具體改進后的除塵工藝系統(tǒng)包括有濕式除塵風機、長壓短抽通風系統(tǒng)、機載除塵系統(tǒng)等構(gòu)成。

機載除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有風道、集塵箱、吸風器、氣幕控塵裝置、吸風口等構(gòu)成，井下壓風系統(tǒng)為吸風器運行提供動力，吸風口可形成180～210 m3/min 風量；吸風口布置在連續(xù)采煤機截割部兩側(cè)位置，風道采用DN50軟管制作并采用DN150 鋼管保護；掘進迎頭產(chǎn)生的高濃度粉塵通過風道進入到除塵風箱內(nèi)，在除塵風箱內(nèi)經(jīng)過噴霧、過濾網(wǎng)、過濾器等去除氣流中粉塵，具體結(jié)構(gòu)見圖2。氣幕控塵裝置以井下壓風為動力，高速高流量空氣從半月形腔口內(nèi)壁噴出后形成扇形氣膜，構(gòu)筑用以隔絕截割區(qū)以及作業(yè)人員活動區(qū)的氣幕墻，將截割部形成的高濃度粉塵集中在氣幕墻與迎頭內(nèi)。

圖2 機載除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了避免掘進迎頭形成循環(huán)風、除塵風機以及局部通風機壓入段形成無風段，壓入式風機出風口風量較除塵風機出風口風量高20%～30%。掘進迎頭供風量由氣幕控塵裝置、濕式除塵風機、局部通風機等構(gòu)成，根據(jù)掘進迎頭供風情況將濕式除塵風機風量確定為560～580 m3/min，考慮到漏風系數(shù)具體選用的除塵風機型號為KCS-700D。

3 掘進迎頭粉塵防治效果

對123011、123012 雙巷掘進工作面除塵工藝優(yōu)化后，為了考察降塵效果，在2020 年4 月，分3 次對操作司機位置、司機后方5 m 以及15 m 位置使用GH100 粉塵濃度測定儀對環(huán)境中粉塵濃度進行測定，具體測定結(jié)果均值見表1 所示。

表1 測點粉塵濃度

從掘進迎頭粉塵濃度測試結(jié)果看出，隨著與掘進迎頭（連續(xù)采煤機）距離增加，環(huán)境中粉塵濃度（包括全塵、呼吸性粉塵）呈現(xiàn)降低趨勢，但是原有的除塵系統(tǒng)雖然可顯著降低作業(yè)環(huán)境中粉塵濃度，但是作業(yè)環(huán)境中粉塵濃度仍無法滿足《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定。對除塵系統(tǒng)進行優(yōu)化改進后，掘進迎頭粉塵降塵率介于75.55%～96.15%，掘進迎頭人員工作環(huán)境中粉塵濃度均在10 mg/m3，取得較為顯著的除塵效果。

4 結(jié)語

123011、123012 雙巷掘進工作面原有除塵工藝雖然可降低掘進迎頭粉塵濃度，但是作業(yè)環(huán)境中粉塵濃度仍較高，不滿足《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定。為此，綜合使用多種除塵工藝降低掘進迎頭粉塵濃度。現(xiàn)場應用后，掘進迎頭粉塵濃度控制在10 mg/m3以內(nèi)，顯著改善了現(xiàn)場作業(yè)人員環(huán)境質(zhì)量。