煤礦綜掘工作面的綜合防塵技術

曹忠常CAO Zhong-chang；劉彥杰LIU Yan-jie

（中煤第五建設有限公司第四十九工程處，邯鄲 056003）

（China's Coal Mines Fifth Construction Co.，Ltd.49th Engineering Division，Handan 056003，China）

0 引言

近年來，隨著煤礦施工中機械化程度大幅提高，粉塵給工作環境、人體健康、安全生產造成的影響越來越嚴重。在煤礦生產過程中，綜合掘進機作業、原煤裝載及運輸過程中都會產生大量的粉塵。

并且隨著生產能力的不斷增加，生產過程中產生的煤塵越來越多，種類也隨著生產工藝的變化千差萬別，嚴重威脅礦井的安全生產和工人的生命安全。為此，有效地進行煤塵防治，控制煤塵，降低煤塵濃度，改善工作環境，杜絕煤塵事故，是煤礦安全生產亟待解決的問題。

1 工程概況

烏審旗蒙大礦業公司納林河二號礦井設計生產能力8.00Mt/a，采用立井開拓，在工業場地內布置一號主立井、二號主立井、一號回風立井和副立井。全井田設一個主水平和四個輔助水平，初期布置五條大巷和二個采煤工作面，五條大巷即中央一號回風巷、中央二號回風巷、中央一號輔助運輸巷、中央二號輔助運輸巷、中央帶式輸送機大巷五條平行大巷，五條大巷為全煤巷，每個工作面三條順槽均為煤巷工作面，為加快施工速度采用綜合掘進機進行施工，本區各可采煤層的揮發分產率較高，一般在30～40%，屬易爆炸煤層。MD11、MD19 號鉆孔中煤塵爆炸性試驗結果：當火焰長度＞400mm 時，抑制煤塵爆炸最低巖粉量為80～85%，煤塵均有爆炸性，該井田為有煤塵爆炸危險的井田。

2 綜合防塵技術的必要性

中煤第五建設有限公司第四十九工程處目前在煤巷綜合機械化作業線施工中還沒有一套完整的成熟的綜合防塵系統，造成各機掘工作面施工環境惡劣，嚴重威脅著礦井的安全生產和職工的身體健康。有效控制粉塵，降低粉塵濃度，杜絕煤塵事故，抓好綜合防塵工作，對促進我處安全生產。保障職工身體健康具有重大意義，所以目前迫切需要制定出一套簡單、實用的綜合防塵系統。

本技術是結合納林河二號礦井綜掘工作面施工過程中結合具體情況在綜合防塵方面長期實踐積累的經驗，通過在具體施工時遇到的一些問題，對綜合防塵系統進行全面優化，以及對整個系統和工藝進行創新，為今后綜掘工作面綜合防塵提供經驗。

3 綜合防塵技術的應用

在綜合防塵上除了合理設置供水防塵系統、風水聯動全斷面噴霧降塵、轉載點噴霧抑塵等技術外，還采用了改進的除塵風機抑塵、綜掘機安裝噴霧并與綜掘機截割運行時閉鎖、無動力除塵和安裝水簾等技術。

3.1 改進的除塵風機抑塵 該處通過反復試驗，在綜掘工作面將閑置的局部通風機（FBDNO6.3/2*30，邯鄲東方風機制造有限公司）進行改進，成為一種新型、高效的除塵風機。即采用長壓短抽的通風方式與自制濕式除塵器配合應用于煤巷綜掘工作面，形成混合式通風—除塵系統。

3.1.1 自制機載閉鎖 ①改進除塵風機，將局部通風機改裝成單電機，將除塵風機安裝到綜掘機上，使風機能隨機移動，減少頻繁前移風機的麻煩。②將綜掘機電源和除塵風機電源合并連接，使綜掘機截割運行與除塵風機的開停實現閉鎖，綜掘機截割即自動開啟除塵風機吸塵，綜掘機停止截割除塵風機即自行關閉。

3.1.2 自制濕式除塵器 在除塵風機尾部安裝20m 風筒，調節局部通風機使其吸風量達到供風風機的70%，并在在風筒末端安裝自制濕式除塵器降塵（出風口安裝一個自制的圓形管接在出風口處，在圓形管內安裝一道水簾和一道噴霧，在距頂板方向接風水帶，在距底板方向接一排污漏斗，在漏斗下方接黑色阻燃膠管，用于降塵之后將污水排出在巷道底板內），即可達到除塵凈化風流的效果。

3.2 綜掘機安裝噴霧并與綜掘機截割運行時閉鎖 在綜掘機上安裝內外噴霧和在前擋板上安裝一道噴霧（風水聯動），內噴霧通過安裝在綜掘機炮頭上的噴嘴噴出霧滴直接抑制綜掘機作業時割落煤體瞬間產生的粉塵；外噴霧則是捕集掘進面空氣中懸浮的粉塵。內噴霧壓力不得小于3MPa，外噴霧壓力不得小于1.5MPa。由于綜掘機自身外噴霧無法調整噴水角度，且內噴霧在截割過程中容易造成堵塞，在實際使用過程中降塵效果并不太理想，經研究改進在綜掘機擋板前增加一道橫向外噴霧，直接安裝到綜掘機搖臂上，可隨意調整噴霧噴水方向，當綜掘機炮頭截割巷道上部巖體或截割下部巖體拉底時，調節噴霧角度，正對產塵點進行降塵，效果將會更好。同時對綜掘機內外噴霧與截割運行不閉鎖問題進行改進，實現水路與截割運行相閉鎖，達到無噴霧就無法進行截割運行的目的。

3.3 無動力除塵 該新型的除塵工藝方法，無需添加外部動力術利用工作面管網中的壓風和壓水，通過噴頭形成射流、產生負壓，引導合塵氣流進入捕塵管道實現有效除塵，做到除塵方法的簡單易行、除塵效果高效實用。

①無動力負載濕式除塵是采用工作面的壓風和壓水，通過風水混合并經過噴霧頭將高壓水霧化，在管道內形成霧化膜，并在噴頭附近形成負壓區。②粉塵在負壓作業下被吸入除塵管道時，經過一層細密的鋼絲網柵，將吸入的無規律的、不均勻的粉塵顆粒進一步細化，使其由紊流轉化為層流，再經過噴化水霧膜濕化形成泥漿，由漏斗排出。③該裝置還可以根據不同工作面粉塵濃度的高低，合理地選擇除塵裝置的級數，便于根據現場情況進行調整，大大提高了除塵效率。

3.4 安裝水簾 在巷道內安設水簾。由頂部、高于皮帶500mm、靠行人運料一側三部分組成（每部分面積大時加橫撐和豎撐）。頂部部分與用于水簾的全斷面噴霧和頂板網片用鐵絲連接；高于皮帶500mm（但寬不能超過皮帶靠行人側150mm）與頂部用螺絲連接，靠幫的與網片用鐵絲連接，在水簾過風筒時，要在水簾上加工一個大于直徑800mm 的半圓；靠行人運料一側，水簾采用折疊式進行加工，每一扇小的水簾用合頁連接，在其中一小扇水簾上加工2-3 個軸，保證在水簾折疊起來時能夠旋轉。（具體每部分尺寸可根據巷道實際尺寸確定）

3.5 除塵紗窗降塵 除塵紗窗是我單位在長期的施工過程中經驗研制出的一種阻隔、捕捉粉塵的裝置，采用角鐵加工成多個模塊組裝而成，拆裝搬運方便，根據巷道斷面可隨意調節大小，還可安裝合頁制作成門扇，方便車輛和行人通過。該裝置上部安裝噴霧，每個模塊上敷設紗網，用鉚釘將紗網固定繃緊，與噴霧配合使用能有效地阻隔過濾乏風流中的粉塵，達到良好的除塵效果。

3.6 安裝粉塵監控系統 選用KJ65 型礦井環境監測監控系統，井下工作面回風口安裝GQL0.1 型粉塵傳感器，接至井下監控分站，有分站將信號傳至地面監控系統顯示屏，時時監控井下各工作面粉塵濃度，實現濃度超限報警斷電，同時可以實現自動保存歷史記錄并打印、實時顯示測試結果。

圖1 防塵布置系統圖

4 勞動組織

在工作面溜子道、皮帶機、綜掘機每天需要3 個人進行噴霧裝置的維修和看護，維修班需要1 人；這樣每天用于防塵的人員需要4 個工時。

5 實施效果

該項目結合納林河二號礦井綜掘施工過程中綜合防塵的實際情況，提供了一套適用于綜掘工作面的綜合防塵系統，不僅給井下生產創造良好的工作環境，也大大降低和減少施工一線職工職業疾病的發病率。詳見表1。

表1 安裝綜合防塵設施前后除塵效果對比表

[1]李德文，郭勝均.中國煤礦粉塵防治的現狀及發展方向[A].第八屆全國采礦學術會議論文集[C].2009.

[2]吳瓊.綜采工作面噴霧降塵機理及高效降塵噴嘴改進研究[D].遼寧工程技術大學，2007.

[3]屈凡非.綜掘工作面粉塵控制技術的研究與應用[J].中國煤炭工業，2009（11）.