煤礦掘進工作面除塵系統的優化

盧春鋒

（潞安礦業集團余吾煤業公司,山西 長治 046100）

煤礦掘進工作面除塵系統的優化

盧春鋒

（潞安礦業集團余吾煤業公司,山西 長治 046100）

本文通過對掘進工作面除塵現狀的分析，提出了將泡沫除塵技術、氣水聯動噴霧裝置應用在余吾煤業公司掘進工作面除塵系統的方案，現場結果表明有效的提高了除塵效率，滿足了掘進工作面的生產需要，為井下職工提供了良好的作業環境，適合在掘進工作面推廣使用。

掘進工作面；泡沫除塵；氣水聯動噴霧

0 引言

余吾煤業公司是潞安礦區埋深最大的高瓦斯礦井。S2108回風順槽掘進工作面位于南二采區，為3#煤層綜掘工作面，煤層穩定，煤質較硬。巷道北側與西側均為實體煤，東側為S2107回風順槽，并已對S2108回風順槽進行瓦斯抽采，致使煤質干燥。S2108回風順槽為矩形，高3.8m、寬5.4m。

巷道斷面較大，原采用單一的噴霧除塵已無法滿足生產需要，該工作面供風量為842m3/min，掘進割煤時粉塵濃度極高，全塵濃度可達680mg/m3，呼吸性粉塵濃度最高可達190mg/m3以上。因此，該工作面的掘進除塵工作亟待進行。

本文主要實驗利用泡沫除塵技術及氣水聯動噴霧裝置對掘進工作面除塵系統進行優化，以提高除塵效率。

1 掘進工作面除塵現狀

目前余吾煤業公司S2108回風順槽掘進工作面的除塵系統包括：掘進機噴霧、出煤各轉載點噴霧裝置、捕塵網及凈化水幕等。除塵系統總體布置如圖1所示。

1.1 掘進機噴霧

掘進機噴霧裝置分為內外兩種，內噴霧通過掘進機截割結構上的噴嘴向煤體進行噴霧降塵，在煤塵產生時進行除塵。外噴霧裝置安裝在掘進機截割臂上，對飛揚的煤塵進行捕捉除塵。由于工作面水質較差、水壓不足等原因，機組噴霧裝置噴嘴極易堵塞，除塵效果嚴重弱化。

圖1 除塵系統總體布置

1.2 凈化水幕及捕塵網

掘進工作面凈化水幕及捕塵網安裝在距離工作面窩頭30～50m范圍內，進行割煤作業時開啟，割煤完畢降塵后關閉。凈化水幕及捕塵網布置圖如圖2所示。

現場使用過程中，噴霧無法實現全斷面覆蓋，噴嘴較多，極易堵塞，導致維修成本較高。使用靜壓水作業動力及水源，水壓不足時，霧化效果極差，經常出現“出水不出霧”等現象，除塵效果不明顯，且嚴重浪費了水資源，不利于工作面的進行文明生產。

2 優化除塵系統

2.1 泡沫除塵技術的應用

針對掘進機外噴霧裝置存在的不足之處，結合泡沫抑塵技術對其進行了改進，將泡沫系統的噴射裝置設計安裝在掘進機原外噴霧位置。發泡裝置安裝在機組司機操作臺右側。風水管路由掘進機轉載皮帶方向引入連接到發泡裝置。泡沫系統整體布置如圖3所示。

泡沫除塵裝置安裝完畢后，將發泡劑加入發泡裝置，對該裝置進行調節后，開始進行實驗。

在掘進機正常運轉截割煤體時，對掘進機機尾處5米位置使用CCZ-1000直讀式粉塵濃度測量儀進行8次泡沫系統前后全塵濃度和呼吸性粉塵的質量濃度數據測定及現場觀察。測得結果如圖4、圖5所示。

圖4 泡沫開啟前后全塵質量濃度對比

由圖4的數據測定結果可知，泡沫抑塵設備開啟之前回風流中全塵平均質量濃度為645.25mg/m3，開啟之后全塵平均質量濃度降至222.25mg/m3，泡沫除塵的平均除塵效率可達65.5％。由圖5可知，泡沫開啟前回風流中呼吸性粉塵平均質量濃度為177.13mg/m3，開啟后呼吸性粉塵平均質量濃度降至66.63mg/m3，平均除塵效率為62.38％。

圖5 泡沫開啟前后呼吸性粉塵質量濃度對比

數據測定過程中，對掘進工作面窩頭進行現場觀察，應用泡沫抑塵設備后，工作面可視煤塵濃度明顯下降。未使用泡沫除塵裝置時司機進行割煤操作需佩帶目鏡方可進行正常操作，實驗中工作面清晰度有了明顯提升，掘進機司機操作更為安全可靠，割煤可一次到位，保證了巷道成型，有效提高了工作效率。

2.2 氣水聯動噴霧裝置的應用

針對原噴霧裝置使用過程中，霧化效果差，無法實現全斷面覆蓋，尤其是原噴頭極易堵塞，制作成本高，噴霧裝置移動比較頻繁且原工作量較大等缺點，在S2108回風順槽掘進工作面創新提出了使用氣水聯動噴霧裝置代替原凈化水幕的方案。

氣水聯動噴霧裝置使用4寸管、2寸管、1寸管短節及錨桿螺母等焊接組成。其原理是利用高壓風將裝置中的靜壓水吹出水霧，巷道行人幫的高壓風水管路作為該裝置的風源及水源，并將其固定在巷道頂板錨桿上，安裝在距離捕塵網500mm范圍內。現場測定噴霧噴射半徑可達1.5m左右，在捕塵網前安裝兩個即可實現全斷面覆蓋。氣水聯動噴霧裝置如圖6所示。

圖6 氣水聯動噴霧裝置

裝置安裝完成并連接好各種管路后，首先打開風管截止閥，再打開水管截止閥。可根據從裝置噴出的噴霧霧化程度不斷調節風、水的流量，直到噴霧效果達到最佳后開始進行應用及實驗。

對兩種噴霧裝置在捕塵網外5米在只開掘進機內外噴霧時進行全塵濃度數據測定及現場觀察。測得結果如圖7所示。

由圖7的數據測定結果分析可知，原凈化水幕開啟時全塵平均質量濃度為407.25mg/m3，氣水噴霧開啟時全塵平均濃度降至304.75mg/m3。氣水聯動噴霧裝置較原凈化水幕的平均除塵效率提高了16％。

圖7 兩種凈化水幕開啟時全塵質量濃度對比

現場應用觀察，該裝置霧化程度高，噴霧可實現全斷面覆蓋，降塵效果比較明顯。有效解決了原噴霧裝置的“出水不出霧”的現象。僅使用1寸管、2寸管、4寸管等邊角料即可完成焊制，堅固耐用，制作成本更低，安裝、使用維護更為方便，移動、安裝過程中兩人即可完成作業，能夠適應掘進工作面特殊的工作環境，且裝置不易堵塞。

3 結語

本文提出的將泡沫除塵技術、氣水聯動噴霧裝置合理布置在除塵系統中的方案，通過在余吾煤業公司掘進工作面現場數據測定及現場觀察表明，優化后的除塵系統極其有效的提高了掘進工作面的噴霧除塵效果，滿足了正常的掘進生產需要，有效的降低了掘進工作面煤塵對工人的危害，為井下職工提供了良好的作業環境，適合于在掘進工作面推廣使用。

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盧春鋒（1982-），河南漯河人。