掘進無塵化中風動霧化器的運用

郭振華

摘要：風動霧化器能夠改善煤炭行業作業環境，提高采掘效率，降低職業病，對煤礦企業的安全生產具有深刻的意義。本文通過對掘進無塵化中風動霧化器進行闡述，為風動霧化器的推廣和使用奠定基礎。

關鍵詞：風動霧化器創新無塵化

1 立項背景

云岡礦機四隊施工的12#層410盤區51021巷設計走向長度為600m（12#層510輔回起），傾斜長為60m。煤層賦存穩定，傾角變化不大，掘進時，巷道坡度隨煤層頂板變化而變化。51021巷為81021工作面回風及運料順槽，服務期限為4個月。51021巷掘進范圍地面位置位于四道溝以西的山坡上，北底南高。工作面井下位置南部為510輔回、410皮、410軌三條盤區巷，西部為81011工作面采空區巷，東部為81009工作面采空區，北部接近402石門。煤層厚度平均為4.54m，煤層傾角平均為5°，煤層硬度為3，煤的自燃傾向為1級，煤塵具有爆炸性；老頂為灰白色中細砂巖，水平層理，含礦物質，平均厚度4.74m；直接頂為深灰色粉細砂巖，含植物根莖化石，膠結松軟，平均厚度1.38m；直接底為灰色細砂巖與砂質頁巖互層，平均厚度3.36m。

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根據機六隊地質狀況及巷道斷面尺寸，礦領導決定在進一步改善掘進巷道的綜合防塵的基礎上調研掘進效率與綜合防塵的關系，為此，在51021巷上馬了一套風動霧化器，實地考察在綜合防塵有效改善的情況下，機掘進尺能否提高的實踐。

2 成果內容及創新點

掘進巷采取的綜合防塵措施：堅持風（通風防塵）、水（濕式作業）、密（密閉塵源）、護（個體防護）、革（技術革新）、管（科學管理）、教（宣傳教育）、查（定期檢查）。

51021巷綜合防塵圖如下：

2.1 通風防塵上：按風速驗算

煤巷掘進最低風量Qmin≥60×0.25×S掘（m3/min）

式中：S掘—掘進巷工作面的斷面積10.725m2

S51021=10.725m2

Q≥60×0.25S掘（m3/min）

Qmin51015≥60×0.25×10.725=160.9（m3/min）

煤巷掘進最高風量Qmax≤60×4S掘（m3/min）

Qmax51015≤60×4×10.725=2574（m3/min）

根據以上計算51021所需風量均為200m3/min，加上漏風為200×1.35=270（m3/min）（600m長的巷風量比為1.35），而2×15KW對旋式風機吸風量為280-420m3/min，

故選用選2×15KW對旋風機配合φ800mm的阻燃風筒為51021巷供風。

全風壓配風量：局部通風機吸風口至工作面回風繞道之間的風速不小于0.25m/s，以防止局部通風機吸入循環風及該段巷道出現微風。

Q=Q局I+60×0.25S（m3/min）

式中 Q——工作面實際需要全風壓配風量，m3/min

Q局——工作面局部通風機的實際吸風量，開一級取280m3/min，開兩級取420m3/min（通風區提供）

I——掘進工作面同時通風的局部通風機臺數，I=1

S——掘進巷道斷面積S51021=10.725m2

代入數據得：前期Q51021=280×1+60×0.25×10.725=440.9（m3/min）

后期Q51021=420×1+60×0.25×10.725=580.9（m3/min）

根據以上計算51021所需全風壓配風量為440.9-

580.9m3/min，根據現場測定，以上風量可稀釋掘進后產生的氣體；在巷道掘進的初期階段開啟一級，巷道掘進的后期階段兩級全部開啟；開啟第二級的具體時間由通風部門根據工作面風量及有害氣體情況確定，開啟的具體操作由通風部門指導，防止風筒脫節；掘進期間由通風部門實測風量，當不能滿足供風需求時，及時采取措施。

2.2 濕式作業

割煤過程中，機組EBZ-230上配備內外噴霧裝置灑水，其中內外噴霧壓力均為4MPa；中心槽刮板機及轉載機噴霧灑水；距工作面迎頭50米、51021巷回風口100米處水幕灑水；皮帶頭灑水等，與機組割煤中同步降塵。

2.3 密閉塵源

巷道內使用永久灑水捕塵網對生產過程中產生的煤塵進行除塵。

2.4 個體防護

巷內施工人員在生產過程中配戴防塵口罩進行個體防護。

2.5 技術革新

為了進一步將生產中產生的煤塵進行密閉和除塵，我礦配套使用了一套風動霧化器裝置。

2.5.1 風動霧化器示意圖如下：

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2.5.2 風動霧化器技術參數如下：

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2.5.3 安裝位置：吊裝在距工作面12米的頂板上，風動霧化器距頂板0.3米，水平吊掛，出霧口朝向工作面。

2.5.4 提供風動霧化器的風、水壓系統。壓風系統：①工作面使用的壓風，來自南1030巷9#層空壓機站，其供風管路系統為：1030巷9#層空壓機站-五暗斜井-12#層510回-12#層410皮-51021工作面。

要求迎頭風壓不小于4MPa。

②盤區安裝空壓機后，直接經410軌供至工作面。

供水系統：地面靜壓水庫-南翼風井-12#層508回-12#層410皮-12#層51021巷-工作面。

2.5.5 使用效果：當機組割煤時，開啟風動霧化器后，在巷道工作面12米范圍內形成全斷面壓力霧化區，割煤過程中產生的煤塵與水霧凝聚和附著成大塵粒后，在重力作用下迅速下落，達到除塵目的，從使用效果來看，割煤過程中約80%的煤塵被除掉，同時，工作面施工人員衣服也沒有被打濕，除塵效果非常明顯，極大地改變了施工作業環境。

2.6 管（科學管理）、教（宣傳教育）、查（定期檢查）

在巷道施工過程中，還通過職能科室的科學管理、宣傳教育、定期檢查，進一步在綜合防塵中取得了效果。

創新點：

①克服了傳統的除塵模式，改靜態除塵為動態除塵。

②防塵模式由水簾式——水幕式——霧化式轉化，科學而且有效地達到了掘進無塵化的理想模式，為人性化管理和施工創造了條件。

③大幅度降低塵矽病的發生率，保障施工人員的健康，延長井下作業人員的工作年限，同時增加施工中的有效作業時間。

④通過改變施工作業環境后，掘進效率明顯提高，月進尺達到了600米，創造了我礦掘進史上的一個好成績。

⑤進一步在風井進風口、綜采、掘進、運輸轉載點等配套使用風動霧化器，可有效改善全礦井的工作環境，必定在全礦井綜合防塵上取得可喜成績。

3 經濟社會效益

3.1 經濟效益

3.1.1 單進提高：機掘使用風動霧化器后，月單進提高到600米，推廣到全礦所有18個工掘隊組后，如果每隊月單進平均提高50米，那么18個隊每月總進尺可提升900米，全年可多掘約9000米，增加回采儲量90萬噸，年效益達9000萬元。

3.1.2 通過使用風動霧化器后，工作面的環境改善后，井下作業人員職業病發病率按每年全礦塵肺發病率5個計算，每年每個塵肺退休人員的工資為5萬元計，加上每個人若不退休可為企業產生5萬元效益計算，每年可為企業產生約50萬元的效益。

3.2 社會效益

井下作業環境的改善，礦井職業病的發病率降低，產生的社會效益將更大。

4 總體性能指標

與集團公司其他單位比較，我礦的風動霧化器均屬較先進，對提升全礦綜合防塵方面有較大作用。

5 推廣前景

推廣使用風動霧化器后，對提升煤炭行業作業環境、采掘效率、降低職業病的發生等均產生長遠而深刻的影響，其社會經濟效益不言而喻。

6 經濟社會效益證明

6.1 經濟效益

①單進提高：機掘使用風動霧化器后，月單進提高到600米，推廣到全礦所有18個工掘隊組后，如果每隊月單進平均提高50米，那么18個隊每月總進尺可提升900米，全年可多掘約9000米，增加回采儲量90萬噸，年效益達9000萬元。

②通過使用風動霧化器后，工作面的環境改善后，井下作業人員職業病發病率按每年全礦塵肺發病率5個計算，每年每個塵肺退休人員的工資為5萬元計，加上每個人若不退休可為企業產生5萬元效益計算，每年可為企業產生約50萬元的效益。

6.2 社會效益

井下作業環境的改善，礦井職業病的發病率降低，產生的社會效益將更大。

參考文獻：

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