周 建

(山東能源新礦集團新巨龍能源公司，山東巨野274918)

粉塵一直是我國巖石開拓大巷掘進過程中的主要危害之一，極大地影響了巷道掘進速度，且易引起塵肺病的發(fā)生，危害施工人員的身體健康。山東能源新礦集團新巨龍能源公司北區(qū)輔二大巷，為全巖開拓大巷，采用奧鋼聯(lián)MH－620型硬巖掘進機掘進，全巖綜掘在提高了掘進效率的同時，帶來了嚴重的粉塵問題。傳統(tǒng)除塵方式如掘進機外噴、降塵噴霧、防塵紗網(wǎng)及國產(chǎn)振弦濕式除塵風機等除塵效果均不理想，給安全生產(chǎn)帶來了隱患。通過調(diào)研，在北區(qū)輔二大巷引進并應用了德國CFT高效除塵系統(tǒng)，取得了較好的應用效果。

1 試驗巷道地質概況

北區(qū)輔二大巷是新巨龍公司2條全巖開拓運輸大巷之一，位于礦井－810m水平，巷道掘進斷面寬5.7m，高5.0m，斷面26.3m2。試驗區(qū)段巷道位于3煤頂板細粒砂巖中，淺灰白色，厚度約18m，淺灰～灰白色成分以石英為主，巖屑長石次之，含較少暗色礦物，顆粒次圓狀，分選中等。巖石硬度系數(shù)f=6～9。以進尺1m為例，切割時間約2～3h，切割時間長，產(chǎn)塵量大。

2 原巷道除塵方式

新巨龍公司原巷道除塵方式采用長壓短抽綜合除塵方式，即壓入式風筒接至迎頭10m內(nèi)，供給迎頭新鮮風流，迎頭綜掘機機身上配套安裝1臺振弦式濕式除塵風機，負責切割時將污風抽出并凈化。配合掘進機外噴霧和迎頭50m范圍內(nèi)的2道凈化水幕，以前迎頭100m范圍內(nèi)安設的一道防塵隔離網(wǎng)進行綜合除塵，達到降低粉塵濃度及凈化風流的目的。但在實際使用過程中，效果不甚理想，主要存在的問題有:粉塵無法控制在迎頭范圍內(nèi)，隨壓入式風流到處擴散，且受壓入式風流擾動，揚塵較多;除塵風機距離迎頭距離較遠，吸塵量小，且除塵風機隨使用除塵效率較低;除塵過程中，易形成循環(huán)風，除塵風機凈化后的風流又隨壓入式風流再一次進入除塵循環(huán)，降低了除塵效果;司機作業(yè)環(huán)境差，處在高濃度粉塵區(qū)域內(nèi)，迎頭可見度低;后部巷道風流質量差，含塵量大，大量粉塵甚至隨回風流一直飄散至總回風巷內(nèi)，污染范圍廣。

3 新型高效CFT除塵系統(tǒng)

3.1 CFT除塵系統(tǒng)結構原理

CFT除塵系統(tǒng)將巷道除塵全部設備、設施包括風量匹配作為一個整體全盤考慮。全系統(tǒng)由控塵區(qū)、集塵區(qū)、除塵區(qū)和后部污水處理循環(huán)系統(tǒng)4部分組成。CFT除塵器結構如圖1所示，CFT除塵系統(tǒng)如圖2所示。

控塵區(qū) 由壓入式對旋風機、壓入式風筒及附壁風筒組成。在迎頭切割時，將附壁風筒內(nèi)的擋板立起，使原壓入式風筒供給的軸向風流改變?yōu)檠叵锏乐鼙诘男D風流，并以一定的速度不斷向掘進迎頭前壓推進，在抽出式風筒前端附近形成阻擋粉塵向外擴散的空氣屏障，封鎖住掘進機作業(yè)時產(chǎn)生的粉塵，使之全部經(jīng)過抽出式風筒吸入除塵器進行凈化而不外泄，從而有效地提高除塵效率。當進行支護等其他作業(yè)時，將附壁風筒內(nèi)擋板扳下，恢復正常通風。

集塵區(qū) 由抽出式風筒和抽出式除塵風機組成，風機作用使風筒前端形成負壓，從而不斷吸入含塵氣流進入抽出式風筒內(nèi)。

除塵區(qū) 即除塵器由噴淋結合區(qū)、水分離區(qū)和風機動力區(qū)組成。噴淋接觸區(qū)布置了12個專用噴嘴，能夠使水的顆粒和粉塵顆粒之間達到最佳接觸。水分離區(qū)主要是由水滴分離器構成，安裝在一個穩(wěn)定的框架內(nèi)，將吸進來的介質重新與水分離開，達到除濕的目的。被分離出來的介質匯集到位于水滴分離器下方的泥漿沖洗水收集器內(nèi)。

后部污水處理循環(huán)系統(tǒng) 通過管路可把粉塵和水的混合物從收集器內(nèi)抽出來并進行凈化，污泥排放到崩落的巖石堆上或通過運輸工具運走，凈化后的水流返回除塵風機繼續(xù)循環(huán)。

圖1 CFT除塵器結構

圖2 CFT除塵系統(tǒng)示意

3.2 CFT除塵系統(tǒng)配套

壓入式風機采用山西巨龍FBDNO.8.3－2×55kW對旋式軸流風機，吸風量在700m3/min左右，壓入式風筒直徑D=1000mm，根據(jù)作業(yè)規(guī)程要求需接至迎頭10m范圍內(nèi)。

除塵風機選用德國HCN600/1型濕式除塵器，功率37kW，噴嘴數(shù)量12個，需水量104L/min，抽吸功率600m3/min，抽出式風筒D=800mm。原則上抽塵風筒距離迎頭越近越好，但考慮到迎頭截割炮頭需用作業(yè)半徑，因此控制抽塵風筒距離迎頭3m以內(nèi)。

CFT除塵風機位置應處于附壁風筒后方，以避免迎頭風流循環(huán)。CFT除塵風機位置確定:

式中，L為CFT除塵風機距迎頭距離，m;L1為掘進機機身長度，13m;L2為附壁風筒長度，5m;L'為掘進機施工進退機需用空間，5m。

因此，CFT除塵風機應放置于距離迎頭23m以外位置。但為保證風機抽吸效果，實際施工中，宜保持在距離迎頭不超過50m范圍內(nèi)。

3.3 CFT除塵系統(tǒng)配套優(yōu)化

(1)將除塵風機改為吊掛式 德國CFT公司原設計除塵風機安裝方式為地面拖運，考慮除塵風機重量較大，挪移困難，改為在壓入式風筒對面膠帶側上方鋪設1趟獨立單軌吊，前方鋪設驅動輪及連桿，將抽出式風筒吊掛至連桿下方，并配套研發(fā)了液壓自動挪移驅動裝置，實現(xiàn)了除塵風機及壓入式風筒隨巷道掘進自動前移，保證了應用效果，節(jié)省了大量人力物力。

(2)將附壁風筒改為落地液壓驅動式 為方便附壁風筒擋板及時開啟和關閉，且保證附壁風筒與除塵風機的相對關系，將附壁風筒改為落地液壓驅動式，并制作附壁風筒液壓前移平臺車，與除塵風機前移共用一套驅動裝置，實現(xiàn)了自動前移。

4 應用效果分析

CFT除塵系統(tǒng)自2011年11月在新巨龍公司北區(qū)輔二大巷進行工業(yè)性試驗，取得了較好的應用效果。對比測試結果如下:掘進機司機處粉塵濃度由高達530mg/m3下降至45mg/m3;迎頭后100m處粉塵濃度由420mg/m3降至18mg/m3;除塵風機吸風口平均粉塵濃度546mg/m3，排放口平均粉塵濃度25mg/m3，除塵效率95.4%，且凈化后的風流不含水汽，清潔干燥，有效改善了全巷道作業(yè)條件。

5 結論

(1)巷道除塵，應將除塵全部設備、設施包括風量匹配作為一個整體全盤考慮，壓入風量應略大于抽出風量。

(2)除塵系統(tǒng)各設備、設施的相對位置對除塵效果可構成較大影響，CFT除塵系統(tǒng)中，抽出式風筒必須保持在迎頭3m范圍內(nèi)，方可取得較好的應用效果。

(3)除塵過程中，必須重視附壁風筒的使用，及時開、關擋板，達到控制風流擴散，提高除塵效率的目的，且附壁風筒要保持在距除塵風機以里靠近迎頭位置，否則易形成循環(huán)風，降低除塵效果。

(4)除塵風機性能是除塵效果好壞的決定性因素，與國產(chǎn)除塵風機相比，CFT除塵風機具有明顯優(yōu)勢。性能穩(wěn)定，除塵效率高，且兼具除濕和水量循環(huán)等優(yōu)點，節(jié)能環(huán)保。

(5)方便快捷的使用方式是除塵系統(tǒng)正常使用的重要保障。只有較好的除塵效果，加上簡單方便的操作使用方式，才能真正使一線職工認識到除塵系統(tǒng)的好處，在日常生產(chǎn)過程中正常使用，達到清潔生產(chǎn)、安全生產(chǎn)的目的。

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