綜掘工作面粉塵綜合治理方案研究

摘 要：煤礦的生產過程中會產生大量的粉塵，根據煤塵爆炸性鑒定結果，我礦開采煤層均具有爆炸性危險，煤塵在空氣中達到一定濃度時，在外界明火的引燃下，能發生燃燒和爆炸，嚴重威脅礦工的生命安全。為降低工作面粉塵濃度，改善工作人員作業環境，減少塵肺病的發生，我礦成立綜掘工作面粉塵綜合治理創新小組，在查閱了大量的相關資料，學習借鑒其他礦井防塵管理方面的做法和經驗之后，決定采用新方法對礦井綜掘工作面防塵系統進行改造。

關鍵詞：綜掘工作；粉塵綜合治理；方案研究

1 掘進機高壓外噴霧降塵系統

根據高家梁煤礦20305輔運順槽綜掘工作面的基本情況，本方案設計采用高壓噴霧降塵系統。該技術利用噴霧泵將水壓增到8～13MPa范圍內，輸送到安裝在掘進機截割臂上的高壓噴霧器噴出高壓水幕覆蓋截割頭及其周圍，降低截割頭附近的粉塵。

高壓噴霧系統組成：BPW31.5/16噴霧泵，GPS780自動控制水箱，高壓噴霧裝置，防爆控制開關，電纜，管路及附件。

高壓噴霧系統設備參數：額定壓力16MPa，額定流量31.5L/min，外形尺寸1070mm×723mm×640mm，電壓等級660V/1140V，重量380kg，自動控制水箱外形尺寸1400mm×810mm×1000mm，重量360kg。

高壓噴霧系統安裝方法：（1）礦用噴霧泵和自控水箱用現場設計的承載車裝載，承載車安裝在掘進機橋式轉載機后部運輸軌道上，實現泵站隨著掘進機不斷推進，一起向前移動。（2）噴霧裝置安裝在掘進機截割頭伸縮部后端位置處，距掘進頭2m左右，以能有效降塵，并能有效防止掘進機落煤、落矸破壞為前提，用螺栓將噴霧裝置固定牢靠。（3）水箱和泵之間用高壓膠管連接，泵出水口用（KJ25×2000）高壓膠管連接，然后再用變接頭將KJ25和KJ13的高壓膠管連接起來，最后將高壓膠管（KJ13）一直延伸到掘進機搖臂，連接到噴霧裝置的進水口。

2 長壓短抽通風除塵系統

以控塵裝置控塵、除塵設備抽塵凈化相結合的長壓短抽通風除塵系統。系統安裝實施時，在供風風筒出風口連接渦流控塵裝置提高除塵器收塵率；利用現有除塵器、抽塵風筒及吸塵罩形成除塵系統，渦流控塵系統布置在巷道左側，除塵器系統設計了兩種安裝方案，一種采用單軌吊吊掛法，另一種方法將除塵器裝載承載滑車，布置在橋式轉載機后部滑軌上。

2.1 渦流控塵裝置安裝配套

渦流控塵系統組成：ZKW-600A型渦流控塵裝置，風筒變徑接頭，防爆開關，電纜，鏈條及鐵絲等附件。渦流控塵裝置技術參數：裝置主要由風筒儲存器、風向轉換器和渦流風筒組成，外形尺寸： 9580mm×678mm×1200mm，進出口直徑600mm，額定功率15kW，工作阻力≤600Pa，渦流強度≥4.0，額定電壓660/1140V，重量1050kg。

渦流控塵裝置安裝方法：巷道中Φ1000mm供風風筒通過變徑接頭（Φ1000mm變Φ600mm）與渦流控塵裝置的負壓風筒儲存器接口連接，渦流控塵裝置安設在掘進機后部巷道左側地面上，用鏈條連接掘進機，由掘進機牽引向前移動。

渦流控塵裝置運行參數：裝置連接在供風風筒前端，其前端出口距離工作面5m～21m；安裝完成后，調節渦流風筒頂端出風條縫的寬度（5cm），使渦流風筒出風均勻，末端出風基本為零，調試完成后即可投入使用。

2.2 除塵器系統安裝

除塵器系統組成：承載滑車，除塵器，風筒彎道，負壓骨架風筒，吸塵罩，負壓骨架風筒支撐架，防爆控制開關，電纜，進水管，排污管，鏈條及鐵絲等附件。

除塵器設備參數：除塵器處理風量225m3/min，電機功率18.5 kW，噴霧供水壓力≥0.3Mpa，配套負壓風筒18m。

除塵器安裝方法：設計制作承載滑車，架設在橋式轉載機后部軌道上，除塵器布置在承載滑車上高壓泵站后部，用螺栓將除塵器地腳和承載滑車連接；除塵器前端連接抽出式骨架風筒，延伸至掘進機搖臂處，風筒前端連接吸塵罩，整個骨架風筒用固定架固定在轉載機橋架上，除塵器后端連接風筒彎道，使出風向巷道側壁噴射。連接電源，線纜留出移動富余量；連接巷道靜壓水，管路留出移動富余量；連接排污管，出水端放入巷道排污溝。

除塵器運行參數：運行時，使負壓風筒吸風口距工作面始終保持在2m～3m，為防止重疊段及工作面出現瓦斯超限或瓦斯積聚現象，重疊段長度要求大于等于8.4m，并應安設瓦斯濃度傳感器，對瓦斯濃度變化情況進行實時監控，若出現瓦斯報警，應立即停止除塵器，待掘進巷道瓦斯濃度都達到規程規定的濃度以下后，再開啟除塵器，使通風除塵系統正常工作。

3 掘進工作面粉塵濃度超限自動噴霧降塵系統

根據高家梁煤礦20305運輸順槽綜掘工作面的基本情況，在綜掘工作面距工作面50米的位置，布置一套ZPA-63S型粉塵濃度超限自動噴霧降塵裝置，設置1道斷面噴霧凈化回風流，組成粉塵濃度超限自動噴霧降塵系統。

該系統具有以下功能：（1）具有超限噴霧功能，即根據作業場所的粉塵濃度設置控制限值，當作業場所粉塵濃度超過控制限值時噴霧自動打開進行降塵，作業場所粉塵濃度低于控制限值后，噴霧自動停止；（2）該裝置可單獨自成系統使用，也可與礦井安全監測系統聯網使用，可對監測點粉塵濃度連續監測；（3）裝置設限濃度值范圍寬，可在10mg/m3～490mg/m3范圍內任意設定；（4）裝置具有回差控制功能，可防止在設限濃度值附近電磁閥反復動作；（5）裝置在噴霧期間如有人員經過，噴霧停止，人員通過后繼續噴霧；（6）裝置具有參數存儲功能，斷電后恢復供電，仍按原存儲的參數進行工作。

3.1 安裝、使用

（1）沿巷道橫斷面布置一道噴霧，要求噴霧水幕能夠封閉巷道斷面；（2）超限噴霧裝置控制箱安設在噴霧水幕上風向，靠巷道邊沿離地0.5m高處安設，根據供電距離接好電源線，通信線路與監控分站連接；（3）光控探頭連接到控制箱對應接口，分別布置在噴霧水幕前后8m位置，固定在巷幫錨桿頭上，要求探頭方向對準巷道1.2米水平高度；（4）電磁閥連接線連接到控制箱對應接口，水路連接經過巷道供水管、閥門、過濾器、電磁閥到達噴霧水幕；（5）粉塵濃度傳感器連接到控制箱對應接口，布置在噴霧水幕上風向8m位置，吊掛在距頂0.5m的巷道頂板上，靠一邊布置。（6）通電，通水，設置粉塵濃度超限值，即可正常使用。

實施過程：（1）2010年12月份在20305輔運工作面掘進機安裝了綜掘機高壓噴霧降塵系統、渦流控塵裝置與除塵器組成長壓短抽通風除塵系統和粉塵濃度超限自動噴霧降塵系統。（2）觀測對粉塵的除塵效果，和未安裝綜合粉塵治理前粉塵濃度進行對比，驗證綜合防塵系統的除塵效果。（3）通過對比分析，如達到預想效果，在全礦所有綜掘工作面推廣粉塵綜合防治系統。

實施效果：在20305輔運安裝綜合防塵系統后，工作面的粉塵濃度大幅降低，粉塵濃度由原來生產時200mg/m3-300mg/m3降低為10mg/m3-20mg/m3，工作面的作業環境得到了極大的改善，特別是采用除塵器對呼吸性粉塵的除塵效率一般可以達到85%以上，除塵效率比較高，降低了煤塵爆炸的危險，減少了塵肺病的發生。

綜掘工作面綜合防塵系統在煤礦已普遍使用，特別是對呼吸性粉塵，除塵效果很好，是一種新型的具有廣闊推廣前景的方法。