鉆孔孔口除塵裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

陳巖

摘要：該除塵裝置通過在鉆孔排渣時，對孔口進(jìn)行封閉式處理，使排出的鉆屑實(shí)現(xiàn)由干式排渣到濕式排渣的轉(zhuǎn)變，最終使鉆孔排渣、除塵達(dá)到零粉塵效果。

關(guān)鍵詞：鉆孔除塵裝置；孔口除塵；除塵效率100%；孔口套管；孔口捕塵罩

一、問題的提出

淮南礦業(yè)集團(tuán)潘北礦11215工作面下順槽施工的鉆孔為順層上向鉆孔，鉆孔設(shè)計(jì)傾角30°，鉆機(jī)在11215下順槽順著煤層傾角向上施工鉆孔，鉆桿在煤體里施工鉆進(jìn)，采用水排渣會造成抱鉆或?qū)е碌翥@、丟鉆事故。在鉆孔施工過程中，通常都采用壓風(fēng)排渣，造成“煤塵”揚(yáng)起，污染巷道環(huán)境，形成一個“煤鉆孔”毀了一條巷道環(huán)境的現(xiàn)象，對11215下順槽巷道空間造成較為嚴(yán)重的煤塵污染。為抑制煤塵，優(yōu)化作業(yè)環(huán)境，保障職工身體健康，現(xiàn)設(shè)計(jì)“鉆孔除塵套管”。

二、11215下順槽順層鉆孔除塵方式

鉆孔除塵方式：11215下順槽順層鉆孔的除塵方式隨使用工具與使用時間先后逐漸發(fā)展經(jīng)歷三種方式：①孔口噴霧除塵；②KCS23QK除塵器除塵；③孔口套管除塵。

（一）孔口噴霧除塵（壓風(fēng)排渣，孔口噴霧降塵、除塵）

孔口布置多噴頭濕式噴霧頭，水力除塵。特點(diǎn)：造價低、安設(shè)簡單、較為傳統(tǒng)，鉆孔孔口采用濕式噴霧技術(shù)，將噴出的煤渣、煤粉盡量霧化，以達(dá)到降塵目的。除塵效果：鉆孔內(nèi)沖出的壓風(fēng)方向?qū)婌F吹散且將噴霧吹向鉆機(jī)方向，不能夠達(dá)到充分降塵的效果。

（二）KCS23QK除塵器除塵

特點(diǎn)：屬于專業(yè)設(shè)備，價格高、使用成本高。除塵效果：鉆孔內(nèi)沖出的壓風(fēng)將噴霧吹散且將噴霧吹向鉆機(jī)方向，除塵效率可達(dá)80%，未能達(dá)到充分降塵的效果。

（三）鉆孔孔口除塵裝置（詳細(xì)部分見下節(jié)）

三、鉆孔孔口除塵裝置

將鉆孔孔口除塵裝置延放至孔口內(nèi)部1.0米深度，改變此類鉆孔壓風(fēng)排渣傳統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水力排渣，提高鉆孔滅塵效果，除塵率90%。

（一）設(shè)計(jì)原理及使用方法

1.該除塵套管在鉆孔施工時使用，采用封閉式結(jié)構(gòu)進(jìn)行水力除渣、滅塵

2.除塵套管的設(shè)計(jì)、安裝及除塵原理

（1）除塵套管固管安裝：鉆孔以Φ168鉆頭開孔施工1.5m深度，下一根Φ127㎜×1000㎜的孔口管，外露100㎜，該段除塵套管采用聚氨酯封堵材料固定在Φ168鉆孔內(nèi)。

（2）套管除塵：

①Φ127㎜直徑套管外口貼管壁接1根4分管子（水管），在套管外壁間隔200㎜開切口至套管內(nèi)壁。

②Φ127㎜直徑套管另一端對稱位置外口貼管壁接1根4分管子（水管），在套管外壁間隔200㎜開切口至套管內(nèi)壁。

③Φ127㎜直徑套管填塞進(jìn)鉆孔內(nèi)聚氨酯固孔。

④鉆進(jìn)時開啟壓力水（接壓力水表控制水壓、流量）。

⑤壓力水從兩根4分管子噴射在Φ127㎜直徑套管內(nèi)壁霧化、流質(zhì)化鉆進(jìn)時產(chǎn)生的鉆屑、煤塵。

（二）除塵效果

最終實(shí)現(xiàn)鉆孔口吐出的煤渣變?yōu)榱髻|(zhì)煤泥，達(dá)到充分滅塵效果。通過現(xiàn)場試驗(yàn)測試，除塵效率達(dá)到90%以上，實(shí)現(xiàn)高效除塵；套管孔口再配合自制“孔口環(huán)行噴霧”（圖2）及“孔口捕塵罩”（圖3），最終達(dá)到除塵效率100%，實(shí)現(xiàn)“零粉塵”。

四、三種鉆孔孔口除塵方式的效果比較

風(fēng)、水壓力為礦井井下統(tǒng)一參數(shù)：風(fēng)壓：0.5～0.7MPa；水壓：4～6MPa；施工位置為：11215下順槽同一巷道。

（一）除塵效果比對

除塵方式使用前（mg/m3）[]使用后（mg/m3）[]除塵效率（%）

孔口噴霧652.1356.245%

KCS23QK除塵器646.5136.379%

孔口除塵裝置655.1589.390%

結(jié)論：套管除塵、滅塵效率達(dá)到90%，效果最優(yōu)。

（二）制作工藝比對

①孔口噴霧：廠家訂制，噴頭易損壞；②KCS23QK除塵器：廠家訂制，工藝復(fù)雜，體積大；③套管除塵：自備套管制作，工藝簡單，不易損壞。

結(jié)論：套管除塵制作簡單，利用廢舊套管，可直接制作，最優(yōu)。

（三）價格及成本比對

①孔口噴霧：價格成本低，可自己制作（千元以內(nèi)）；②KCS23QK除塵器：屬于專業(yè)設(shè)備，價格成本高（3萬元以上）；③套管除塵：價格成本低，可自己制作（500元）。

結(jié)論：套管除塵成本低且不易損壞，可以反復(fù)、多次使用，最優(yōu)。

五、結(jié)論

（1）鉆孔粉塵零排放。“鉆孔孔口除塵裝置”為“封閉式”除塵方式，將煤渣、粉塵有效控制在套管內(nèi)并完全混合到壓力水中，把干燥鉆屑變成流質(zhì)化煤泥，流出孔口套管管口，實(shí)現(xiàn)高效滅塵，除塵效果好，便于操作。配合自制套管口“捕塵罩”、“環(huán)形噴霧”，最終實(shí)現(xiàn)鉆孔孔口粉塵零排放，達(dá)到100%除塵效率。

（2）工藝成本：成本低、設(shè)計(jì)簡單、制作方便。

（3）安全效益：a.避免因打鉆造成大量煤塵污染環(huán)境，消除煤塵爆炸的成因。

b.優(yōu)化作業(yè)環(huán)境，保障施工人員健康，避免出現(xiàn)塵肺病。

（4）適用條件：上向煤鉆孔。