鉆孔綜合除塵器的研究與應(yīng)用

杜海軍

摘要：針對(duì)風(fēng)力排渣易產(chǎn)生大量粉塵和鉆屑噴出傷人的缺點(diǎn)，采用鉆孔綜合除塵器對(duì)孔內(nèi)排出的鉆屑進(jìn)行約束和濕潤(rùn)，達(dá)到降塵和提高安全性的目的。

關(guān)鍵詞：鉆孔綜合除塵器;降塵;消塵;節(jié)水減排

技術(shù)背景

為增加鉆孔深度，選擇何種方式排除鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的鉆屑至關(guān)重要，目前常用的排渣方式有：水力排渣、風(fēng)力排渣、泡沫排渣。對(duì)于施工瓦斯抽放鉆孔，優(yōu)先選用風(fēng)力排渣，其優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量粉塵?？卓诟咚賴姵龅你@屑威脅作業(yè)人員的安全，排出的鉆屑在孔口附近堆積面積，不易清理，鉆孔綜合除塵器的作用是將孔內(nèi)排出的鉆屑集中噴霧濕潤(rùn)除塵、降塵、約束鉆屑排出路徑。

技術(shù)方案

用于將鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的鉆屑集中消塵并引排至指定地點(diǎn)設(shè)計(jì)了鉆孔綜合除塵器主體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)同時(shí)防止了噴孔傷人事故。（圖1鉆孔綜合除塵器主視圖）

技術(shù)原理：

選擇與鉆孔綜合除塵器集塵管相同（或略大于）直徑的的鉆頭在煤（巖）中開(kāi)孔后安設(shè)鉆孔綜合除塵器后，安好接通噴霧水，啟動(dòng)鉆機(jī)正常鉆進(jìn)，孔內(nèi)的鉆屑進(jìn)入鉆孔綜合除塵器，在經(jīng)過(guò)消塵管時(shí)，被高速噴出的水霧濕潤(rùn)達(dá)到除塵降塵效果，被濕潤(rùn)的鉆屑沿鉆孔綜合除塵器出口進(jìn)入輸渣軟管排到指定地點(diǎn)。

防止鉆孔綜合除塵器與鉆桿間隙處摩擦熱源引起瓦斯、煤塵燃燒（爆炸）事故設(shè)計(jì)了負(fù)壓密封結(jié)構(gòu)。

技術(shù)原理：

a.消塵管中高速氣流在負(fù)壓導(dǎo)管口處斷面縮小，根據(jù)流體力學(xué)原理，在負(fù)壓導(dǎo)管口產(chǎn)生負(fù)壓，同時(shí)高速噴出的水霧也在負(fù)壓導(dǎo)管口產(chǎn)生負(fù)壓，使負(fù)壓密封腔內(nèi)壓力低于鉆孔綜合除塵器外部大氣壓，鉆孔綜合除塵器外部的空氣將通過(guò)鉆桿與鉆孔綜合除塵器的間隙進(jìn)入負(fù)壓密封腔，沿負(fù)壓導(dǎo)管進(jìn)入消塵管排到出口。

b.鉆孔內(nèi)排出部分鉆屑和富含瓦斯氣體在慣性的作用下進(jìn)入負(fù)壓腔，在負(fù)壓的作用下，沿負(fù)壓導(dǎo)管進(jìn)入消塵管排到出口，這樣防止了鉆桿與鉆孔綜合除塵器之間泄露，同時(shí)避免了摩擦熱引起瓦斯事故的隱患。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用

消塵、降塵作用

大寶頂煤礦在施工2115–33、2115–34、21151、4321–36、4321–31、4321–33等工作面瓦斯抽放鉆孔和煤層注水鉆孔時(shí)，采用在孔口設(shè)置噴霧和巷道設(shè)置全斷面噴霧，作業(yè)時(shí)，兩組噴霧同時(shí)打開(kāi)，在作業(yè)地點(diǎn)下風(fēng)流中3～20m范圍內(nèi)，過(guò)往人員眼睛干澀，可視距離不超過(guò)5m。每班施工完后，作業(yè)地點(diǎn)下風(fēng)流有明顯的粉塵堆積。在施工4321–33回風(fēng)巷、4321–35運(yùn)輸巷抽放鉆孔、2221–33回風(fēng)巷施工瓦斯檢測(cè)鉆孔時(shí)使用了該裝置，鉆孔施工地點(diǎn)及下風(fēng)流中的粉塵明顯下降，可以正常進(jìn)行其他作業(yè)。

鉆屑約束作用

在施工4321–31回風(fēng)巷抽放鉆孔時(shí)，因遇煤層中瓦斯壓力大，施工途中孔內(nèi)垮塌，造成鉆孔內(nèi)的壓力增大，在處理過(guò)程中鉆孔內(nèi)噴出的鉆屑將1人右額打傷，1人眼內(nèi)、耳內(nèi)進(jìn)煤屑;在施工4321–33運(yùn)輸巷時(shí)，孔內(nèi)瓦斯涌出較大，出現(xiàn)局部垮塌，造成堵孔，處理過(guò)程中高壓氣體攜帶鉆屑將1人手背打傷。自使用鉆孔綜合除塵器后，鉆屑排出方向改變，未發(fā)生同類傷人事故。

在鉆孔綜合除塵器排渣口安設(shè)軟管，讓孔內(nèi)排出的鉆屑順管道排至礦車內(nèi)或指定地點(diǎn)。

節(jié)水減排作用

使用鉆孔綜合除塵器前，鉆孔孔口和巷道內(nèi)需各設(shè)置一組噴霧，作業(yè)時(shí)每組噴霧耗水量約為0.5m3/h左右，部分鉆屑被噴霧水?dāng)y帶流至巷道最低處沉積，填滿水倉(cāng)，堵塞水泵。使用除塵裝置后，孔口噴霧及巷道全斷面噴霧取消不用，利用鉆機(jī)冷卻水接入鉆孔綜合除塵器，耗水量約為0.1m3/h左右。

結(jié)論

鉆孔綜合除塵器是煤礦井下瓦斯抽放鉆孔和地測(cè)探孔一種附屬裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、安全可靠。是一種能夠防止鉆屑高速噴出孔口傷人，又能對(duì)鉆屑進(jìn)行除塵、降塵并減少污水排放的裝置，適合煤礦井下各種鉆孔施工。