綜掘工作面粉塵綜合防治技術

摘 要：隨著礦井綜合機械化設備的普及，粉塵成為了危害職工健康的首要殺手，也威脅到了礦井的安全生產。文章介紹了綜掘工作面新式綜合除塵系統，通過實際應用及考察，總除塵率達到了95%左右，降低了煤塵對人體健康的威脅，也為煤礦安全生產提供了保障。

關鍵詞：綜掘；粉塵；防治；效果

1 前言

綜掘工作面的除塵一直是煤礦安全生產的一大問題，早期的除塵是采用外噴霧降塵，效果很不理想，后來又使用了內噴霧掘進機，但也存在很多問題，通過采用除塵風機短壓長抽、附壁風筒調風、迎頭泡沫除塵、回風流防塵水幕簾以及加強個體防護等多種防塵措施為一體的綜合防塵技術，改善了工作環境，保護了職工的身體健康。

2 綜合粉塵防治技術

產塵是煤炭破碎過程中的固有特性，掘進機掘進巷道的過程即是一個產塵過程，它包括煤巖受到截齒的壓碎和摩擦產生的粉塵，占掘進工作面粉塵的80%以上。工作面上沉積的粉塵在掘進作業過程中或通風過程中又被揚起，形成次生粉塵，直接威脅著礦井的安全生產。

2.1 防塵技術及原理

選取13槽底抽巷作為試點，巷道距13-1煤層底板15～20m，巷道設計長度2527m，巖巷綜掘機掘進，主要巖性為花斑泥巖、泥巖、粉細砂巖、細砂巖，巷道掘進期間產塵量較大。

2.1.1 除塵風機短壓長抽附壁風筒調風裝置工作原理

底抽巷采用一臺2×30KW的局扇正壓供風，風筒出口風量416m3/min，迎頭安裝一臺KCS-408ZZ型除塵風機，實際吸風量380m3/min。為了使除塵風機能夠充分吸取巷道迎頭風流中的粉塵，使之除塵效果達到最大化，在風筒上安裝了附壁風筒。通過調節附壁風筒內的擋板來降低迎頭的供風量，使除塵風機吸風量和迎頭供風量達到合理匹配。

通過反復試驗證明，當除塵風機吸風口距離迎頭4m，風筒出風口距離迎頭10m，風筒出口風量為230m3/min時，除塵風機的除塵效率達到了最大化。同時，為了隔絕巷道迎頭的粉塵以及確保巷道內的風量和風速，通過附壁風筒側面的排風口進行導風，使得在附壁風筒處形成了一個隔離風幕，既對巷道實行了分段配風，又隔離了迎頭的風量。

為減少職工的勞動強度及工序，通過認真研究、摸索，成功的將除塵風機與附壁風筒分別固定在綜掘機的二運皮帶機框架及綜掘機上，實現了裝置自移的效果。

2.1.1.1 除塵風機工作原理

采用的KCS-408ZZ型除塵風機，將巷道迎頭的含塵空氣經風機動力吸入除塵器，當含塵風流通過除塵風機內部設置的振弦過濾板時，由水噴霧器不斷的向振弦過濾板進行噴霧，含塵風流中的粉塵將會因水份的增加而導致自重增加或粉塵之間相互粘貼形成泥漿團。自重增加的粉塵或泥漿團再隨著噴霧在振弦過濾板上形成的水流自然下降流入排污裝置并通過排污口排出除塵風機。而凈化后的空氣通過除塵風機的排風口排入巷道中。

2.1.1.2 附壁風筒調風原理

為了防止工作面迎頭的粉塵向外擴散，通過在壓入式局部通風機的風筒末端安裝附壁風筒來改變迎頭及巷道內的風流分布狀態，促使粉塵停留在迎頭的風流范圍內。附壁風筒內安設有調節擋板，當迎頭綜掘機割巖時，通過調節擋板的角度，以減少迎頭的供風量，增加附壁風筒側面的出風量及出風壓力，即風筒內的部分風流通過附壁風筒側面的放風孔以很高的速度噴出。調節擋板可以使局部通風機壓入的軸向風流部分改變為朝向巷道幫部并前移的風流。這種風流能有效對迎頭產塵區進行隔絕，阻止粉塵向巷道后方擴散，促使絕大部分粉塵被吸入除塵器，從而大大提高了除塵風機的降塵效率。

2.1.1.3 除塵風機短壓長抽附壁風筒調風裝置除塵效果

在迎頭綜掘機割巖期間，通過調節附壁風筒內的擋板，使迎頭供風量為230m3/min，側壁出風量為186m3/min，在除塵風機出風口向外5m處，分別在除塵風機開、關時，以及迎頭風量減少時，對巷道內的粉塵進行了監測，工作面在不使用附避風筒調節迎頭風量，而僅僅開啟除塵風機時全塵的降塵率僅為42.01%，呼塵的降塵率僅為43%；一旦使用附避風筒調節好迎頭供風量與除塵風機吸風量之間的關系后，巷道內全塵的降塵率將高達70.82%，呼塵的降塵率高達64.68%，效果明顯。具體見表1。

2.1.2 泡沫除塵

2.1.2.1 泡沫除塵原理

泡沫除塵就是由水和發泡劑按一定比例混合，再通過泡沫發生器產生大量泡沫噴灑到塵源上或含塵空氣中，當泡沫噴灑到產塵點上時，就會使無空隙的泡沫體覆蓋和遮斷塵源，使粉塵得以濕潤和抑制。當泡沫噴灑到含塵空氣中時，則形成大量的泡沫群，其總體積和總表面積都很大，從而大大增加與塵粒的接觸面和黏附性，提高了除塵效率。

2.1.2.2 泡沫除塵效果

在使用前后分別對巷道迎頭產塵區的產塵量進行了測定。在使用泡沫除塵前迎頭產塵區的全塵濃度為422.5mg/m3，呼塵濃度為250mg/m3；使用泡沫除塵后，全塵濃度為280mg/m3，呼塵濃度為162mg/m3，全塵降塵率33.6%，呼塵降塵率36%，效果顯著。

2.1.3 防塵水幕簾降塵系統

該系統主要是在巷道迎頭向后50～150m的范圍內安設三道擋塵簾，同時配備自動噴霧及水氣兩相噴霧降塵裝置，以達到捕塵、濕塵、降塵的效果。系統主要由擋塵簾、粉塵濃度傳感器、主控制箱、防爆電磁閥、光控傳感器、高壓水質過濾器、水氣兩相噴霧等裝置組成。

2.1.3.1 防塵水幕簾降塵系統工作原理

防塵水幕簾降塵系統主要的除塵原理有兩項：第一，是以擋塵簾阻擋、粘滯風流中的粉塵，迫使粉塵滯留在擋塵簾上，再以噴霧裝置對擋塵簾進行沖刷，致使擋塵簾上的粉塵自然流向巷道底板，以此循環，從而起到捕塵、濕塵、降塵的目的；第二，是讓噴霧所噴出的霧化顆粒懸浮在擋塵簾的上風側，提前對擋塵簾上風側風流中的粉塵進行濕潤，使其通過擋塵簾時可以有效的粘貼在擋塵簾上，再通過噴霧在擋塵簾上形成的水流自然流向巷道底板。

2.1.3.2 擋塵簾工作原理

擋塵簾由4分鍍鋅鐵管及擋塵紗組成，形狀可以根據巷道斷面自由設計。當含塵風流通過擋塵簾時，擋塵紗可以起到一定的阻礙、粘滯粉塵的作用，從而迫使部分粉塵滯留在擋塵簾上，減少后方巷道內風流中的粉塵濃度。

圖4 拱形巷道擋塵簾示意圖 圖5 梯形巷道擋塵簾示意圖

2.1.3.3 水氣兩相噴霧

水氣兩相噴霧裝置是根據壓風霧化水的原理而設計，再通過采用水氣兩相霧化噴嘴，可以使噴嘴噴出的霧化水粒直徑達到微米級，從而大大提高了噴霧的霧化效果，對于粉塵尤其是呼吸性粉塵的捕捉效果較一般噴霧頭有明顯提升。同時，因其霧化效果好，引入水量較小，對井下環境也有較大的改善。

圖6 水氣兩相霧化噴 圖7 正壓防塵呼吸器原理

2.1.4 個體防護

自主研制了正壓防塵呼吸器，該裝置成功解決了綜掘機司機的防塵問題，有效的保障了涉塵人員的身體健康。將其安裝在附壁風筒內，通過附壁風筒內的空氣采集器直接將風筒內的新鮮空氣供給人員呼吸。

2.2 效果比較

通過除塵風機短壓長抽、附壁風筒調風、迎頭泡沫除塵、回風流防塵水幕簾以及加強個體防護等多種防塵措施的應用，在巷道正常進尺、所有防塵措施均使用的情況下，實測巷道回風流中的粉塵濃度由原先的全塵422.5mg/m3降至20.2mg/m3，降塵率95.2%；呼吸性粉塵由原來的250mg/m3降至13.7mg/m3，降塵率94.5%。降塵效果明顯。

3 結束語

綜合防塵措施能有效地降低機掘工作面的粉塵濃度，特別是降低呼吸性粉塵的濃度。在短壓長抽的通風系統中，使用附壁風筒及調節板，能有效地控制粉塵向巷道外擴散，使得除塵風機的除塵效果最大化。利用擋塵簾及水氣兩項噴霧可以有效凈化巷道內的殘余粉塵，再配合正壓呼吸裝置，改善了工作條件，提高了掘進作業環境的能見度，對預防和減少工人塵肺病的發生起著極其重要的作用。

參考文獻

[1]趙鐵錘. 礦井粉塵防治技術[M].煤炭工業出版社，2007.

[2]張國樞等.通風安全學[M].中國礦業大學出版社，1999.

[3] 金龍哲.礦井粉塵防治理論[M]. 科學出版社，2010.

作者簡介：李絢（1984-），女，安徽淮南人，漢族，工程師，學士學位，2007年畢業于安徽理工大學安全工程專業，2010年至今，安徽理工大學在讀碩士生，現在淮南市安監局淮南市安全生產應急救援指揮中心工作。