尹智鵬

（淄博礦業(yè)集團有限公司安全監(jiān)察局，山東 淄博 255120）

以岱莊煤礦20601 綜掘工作面為例，分析了目前采用的通風(fēng)方式和掘進過程中的粉塵現(xiàn)狀，提出了基于混合式通風(fēng)及三級除塵原理的綜掘工作面粉塵治理技術(shù)，取得了良好效果。

1 綜掘工作面粉塵治理技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀

煤礦綜掘工作面在掘進過程中采用的綜合防塵措施有：濕式打眼、沖洗巷幫、掘進機采用內(nèi)外噴霧、轉(zhuǎn)載點設(shè)置噴霧、巷道內(nèi)設(shè)置凈化水幕、裝煤（巖）灑水、煤層超前注水等。采用的除塵設(shè)備有水射流風(fēng)機、除塵風(fēng)機等。但在掘進機切割時，工作面采用壓入式通風(fēng)及上述綜合防塵措施的情況下，粉塵超標(biāo)現(xiàn)象仍十分嚴(yán)重。

目前岱莊煤礦20601 綜掘工作面的通風(fēng)方式為壓入式，風(fēng)筒出口距迎頭的距離為5m，在掘進機掘進過程中產(chǎn)生大量粉塵，影響操作人員的身體健康，同時能見度降低，對安全帶來不利影響。綜掘工作面的降塵問題是急需解決的問題。

2 綜掘工作面粉塵治理技術(shù)研究

2.1 綜掘工作面粉塵治理難點及對策

該礦粉塵治理的難點主要是綜掘工作面在掘進切割時產(chǎn)生大量粉塵。針對該問題首先考慮當(dāng)綜掘工作面產(chǎn)生的粉塵未吹散前，將粉塵集中收集起來，便于集中處理。同時，單一的除塵方法不能有效除塵，多種除塵方法集中使用，從而達到降塵的目的。

因此提出如下降塵方案：

（1）改變局部通風(fēng)方式，由壓入式改為長壓短抽混合式通風(fēng)，在粉塵未擴散前由抽出式風(fēng)機將含塵氣體收集起來進行處理。

（2）采用三級除塵原理進行除塵。含塵氣體由配套風(fēng)機通過風(fēng)筒吸入除塵器，在除塵器箱體內(nèi)由彎曲向下的流線型導(dǎo)風(fēng)葉片作用下，使含塵氣體直接沖擊水面，使較大塵粒由于慣性作用落入水箱中，達到一級除塵的目的，稱為水浴降塵；而較小塵粒隨導(dǎo)向葉片形成的氣流加速，通過彎曲通道時產(chǎn)生渦流，與激起的大量水滴、水霧充分碰撞，而被捕獲沉降，達到二級降塵的目的，稱水滴降塵；除塵器箱體內(nèi)還設(shè)有脫水器，氣流中的含塵水滴、水霧撞到脫水器后形成水膜，然后經(jīng)脫水器脫掉排到巷道內(nèi)，達到三級凈化除塵的作用，稱為水膜降塵。

2.2 綜掘工作面粉塵處理裝置的選擇

（1）20601 綜掘工作面概況

該工作面20601 皮帶順槽設(shè)計長度約為800m（平距），巷道斷面為10.5m2（寬4.2m、高2.5m），采用錨網(wǎng)索支護。掘進機型號為EBZ230 型懸臂式全巖掘進機，截割功率230kW，最大可掘高度4.8m，最大可掘?qū)挾?.3m，適應(yīng)巷道坡度±18°。風(fēng)機采用FBD №5.3/2×11kW 對旋式風(fēng)機，壓入風(fēng)量350～210m3/min（到工作面風(fēng)量），效率86%，風(fēng)筒直徑Φ600mm，供風(fēng)長度約860m。

（2）濕式除塵裝置配套選擇及安裝

① 除塵裝置的選擇

20601 皮帶順槽工作面的最小需要風(fēng)量10.5×0.25×60=157.5m3/min。濕式除塵裝置風(fēng)量如表1 所示。

表1 濕式除塵裝置型號參數(shù)表

由 此 可 知， 應(yīng) 選 擇 一 臺 型 號 為FBDCNO5.6/2×11KSWS 的抽出式風(fēng)機，除塵裝置的負(fù)壓風(fēng)筒直徑為600mm×5000mm 鋼性風(fēng)筒。

② 除塵裝置的安裝

該除塵裝置安裝在該巷道行人道的一側(cè)（距迎頭約40m 處）。

通風(fēng)方式采用長壓短抽的通風(fēng)方式，即除塵風(fēng)機距迎頭不超過60m，除塵裝置隨掘進機的推進向前移動，壓入式風(fēng)筒末端出風(fēng)口距工作面迎頭20～30m，且壓入式風(fēng)筒末端出風(fēng)口要超過除塵風(fēng)機并保持10m 以上距離。負(fù)壓風(fēng)筒布置在壓入式風(fēng)筒的另一側(cè)，其進風(fēng)口距工作面約3～5m。

3 綜掘工作面粉塵治理技術(shù)應(yīng)用效果

測塵人員按圖1 所示測點布置，并對其粉塵濃度進行了測定，確定綜掘工作面粉塵治理技術(shù)研究使用前的粉塵狀況。結(jié)果如表2 所示。

圖1 20601 綜掘工作面除塵裝置安裝及測點布置示意圖

表2 普通綜合防塵措施下的粉塵濃度變化表

采用混合式通風(fēng)及三級除塵原理對20601 綜掘工作面粉塵進行治理，在該區(qū)域改變局部通風(fēng)方式，由壓入式改為長壓短抽混合式通風(fēng)，安裝除塵裝置，采用三級除塵原理對含塵氣體進行除塵。為了確定采用綜掘工作面粉塵治理新技術(shù)后的粉塵狀況，測塵人員于當(dāng)月3、11、15 日對20601 綜掘工作面的粉塵濃度隨機進行了測定。圖2 為防治前后各測點總粉塵濃度變化。

圖2 防治前后各測點總粉塵濃度變化

由圖2 可知，在綜掘工作面粉塵治理技術(shù)運用之前，各測點總粉塵濃度普遍較高。其中掘進司機A 點距迎頭8m 處為粉塵嚴(yán)重區(qū)域，在三天的測定中A 點最低濃度為272.5mg/m3，最高接近347.25mg/m3。在實施防治措施之后，各測點粉塵得到有效遏制，A 點粉塵濃度最小為11.0mg/m3，有效防治了總粉塵的擴散。

表3 防治前后各測點呼吸性粉塵濃度變化（mg/m3）

呼吸性粉塵濃度變化如表3 所示，掘進司機A點距迎頭8m、掘進機后B 點距迎頭13m、轉(zhuǎn)載機頭C 點距迎頭22m、除塵器后D 點距迎頭80m，這四個測點呼吸性粉塵濃度依次下降，但濃度最大值仍達到208.75mg/m3，威脅井下工人生命安全。在防治后最大粉塵濃度下降為14.17mg/m3，各測點呼吸性粉塵濃度均達到安全范圍，掘進機切割時，工作面產(chǎn)生的粉塵得到有效治理。

4 使用除塵風(fēng)機的安全注意事項

（1）風(fēng)機位置及風(fēng)筒的選用

壓入式風(fēng)機風(fēng)筒采用Ф600×10000mm 柔性風(fēng)筒，風(fēng)筒吊掛在巷道非行人側(cè)（隨掘隨接），風(fēng)筒末端出風(fēng)口距工作面迎頭20～30m，且出風(fēng)口要超過除塵風(fēng)機并保持10m 以上距離，同時要保證壓入式風(fēng)筒口至除塵裝置吸塵口的巷道最低風(fēng)速0.15m/s。

除塵風(fēng)機安裝在掘進工作面行人側(cè)或皮帶機尾上，風(fēng)筒采用Ф600 ×5000mm剛性風(fēng)筒，風(fēng)筒口（吸風(fēng)口）距迎頭不大于5m。除塵風(fēng)機距迎頭距離一般不超過60m，且負(fù)壓風(fēng)筒進風(fēng)口的吸入風(fēng)量應(yīng)大于壓入式風(fēng)筒出口風(fēng)量。

（2）除塵風(fēng)機使用的其他注意事項

當(dāng)掘進機掘進時采用長壓短抽混合式通風(fēng)，其他工序采用壓入式通風(fēng)。在除塵裝置運行前，先接通供水噴霧系統(tǒng)，檢查噴霧是否正常，對除塵裝置進行排污換水。除塵風(fēng)機在啟動2min 后，應(yīng)注意觀察除塵器脫水是否正常，嚴(yán)禁無水使用。在使用除塵風(fēng)機供風(fēng)時，柔性風(fēng)筒也要提前吊掛好，只是把柔性風(fēng)筒出風(fēng)口與里面風(fēng)筒斷開，當(dāng)除塵風(fēng)機出事故后或掘進施工完成后，能夠及時把柔性風(fēng)筒接到迎頭，保證正常通風(fēng)。除塵裝置要隨著掘進機掘進進尺及時前移。

5 結(jié)論

（1）采用混合式通風(fēng)及三級除塵原理對20601綜掘工作面粉塵進行治理，掘進機掘進過程中產(chǎn)生的大量粉塵，得到了有效控制和治理，能見度得到了提高，作業(yè)環(huán)境明顯改善，保護了操作人員的身體健康。該技術(shù)實施后，每月進尺可提高50m，年增加效益36 萬元，經(jīng)濟效益與社會效益顯著。

（2）壓入式風(fēng)筒出風(fēng)口距迎頭20m，負(fù)壓風(fēng)筒吸風(fēng)口距迎頭5m 為最佳位置，可減少粉塵擴散范圍，有效捕捉粉塵，降塵效率最高。負(fù)壓風(fēng)筒吸風(fēng)口距迎頭小于4m 時，塵源產(chǎn)生的粉塵也不能被有效捕捉。壓入式風(fēng)筒出口距迎頭23m，負(fù)壓風(fēng)筒進風(fēng)口距迎頭5m，除塵效果較好，總粉塵除塵效率98.3%，呼吸性粉塵除塵效率為98.3%。

（3）掘進機掘進速度的快慢與降塵濃度的大小有關(guān)，作業(yè)速度過快，產(chǎn)生的大量粉塵不能被有效及時捕捉，進入負(fù)壓風(fēng)筒的吸風(fēng)口后方的巷道風(fēng)流中。同時，除塵效果與壓入式風(fēng)筒出口風(fēng)量和負(fù)壓風(fēng)筒進風(fēng)口的吸入風(fēng)量有關(guān)，根據(jù)測風(fēng)和測塵結(jié)果及時移設(shè)除塵裝置。