煤巷綜掘工作面附壁風(fēng)筒封閉式除塵系統(tǒng)應(yīng)用

田鈺龍

（山西焦煤集團(tuán)投資公司介休正益煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉中 032000）

1 概述

山西介休正益煤業(yè)一采區(qū)軌道巷距回風(fēng)立井以東393 m，底板標(biāo)高約為+850～+1000 m，蓋山厚度239～542 m。該巷道屬于礦井準(zhǔn)備巷道，沿11#煤層頂板掘進(jìn)，巷道斷面為矩形，凈寬3 m，凈高2.6 m，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度368 m，服務(wù)年限5年。

11#煤層厚度2.6～3 m，平均2.8 m，煤層傾角7°～16°，平均12°，煤層硬度f=1，煤層節(jié)理、層理均較發(fā)育。11#煤層具有爆炸危險(xiǎn)性，煤自燃傾向性等級(jí)為Ⅱ級(jí)（自燃）。煤層頂板主要為泥巖，煤層直接底為石灰?guī)r，基本底為泥巖，頂?shù)装鍘r性特征見表1。

軌道巷施工時(shí)，綜掘機(jī)破煤過程中產(chǎn)生的大量粉塵飛揚(yáng)、擴(kuò)散于巷道中。采用長(zhǎng)壓短抽式通風(fēng)方式及粉塵控制措施效果不理想，不僅延誤了掘進(jìn)工作面推進(jìn)速度，而且影響現(xiàn)場(chǎng)施工人員的健康。由于煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，如果不進(jìn)行及時(shí)、有效處理，將帶來巨大安全隱患。通過采用附壁風(fēng)筒封閉除塵系統(tǒng)取得了良好效果。

表1 煤層頂?shù)装逄卣?/p>

2 附壁風(fēng)筒封閉除塵系統(tǒng)

2.1 設(shè)備布置

附壁風(fēng)筒封閉式除塵系統(tǒng)由濕式振弦除塵風(fēng)機(jī)、抽出高強(qiáng)負(fù)壓風(fēng)筒、附壁風(fēng)筒、風(fēng)機(jī)移動(dòng)小車、金屬絲消音器等組成。除塵系統(tǒng)設(shè)備布置見圖1。

圖1 附壁風(fēng)筒封閉式除塵系統(tǒng)設(shè)備布置

2.2 除塵原理

附壁風(fēng)筒依據(jù)風(fēng)流附壁效應(yīng)原理，將原先掘進(jìn)工作面壓入式通風(fēng)的軸向風(fēng)流改變?yōu)檠鼐蜻M(jìn)巷道幫壁的旋轉(zhuǎn)風(fēng)流，使之能夠以一定速度流向巷道圍壁及整個(gè)巷道斷面，形成一堵風(fēng)墻，并在吸塵器吸入氣流產(chǎn)生的軸向速度影響作用下，形成一股螺旋線狀氣流，從而在掘進(jìn)機(jī)司機(jī)工作區(qū)域前方建立起一道能夠阻擋掘進(jìn)工作面粉塵向外飛揚(yáng)、擴(kuò)散的空氣屏障，封閉掘進(jìn)機(jī)破煤時(shí)產(chǎn)生的粉塵。這樣一來，含塵氣流經(jīng)吸塵風(fēng)筒吸入除塵器中，通過凈化排出，途中未有風(fēng)流外露，從而能有效提高掘進(jìn)工作面的防塵及除塵效果。

除塵裝置應(yīng)用濕式正弦除塵、旋轉(zhuǎn)吸風(fēng)及附壁風(fēng)筒控風(fēng)屏障原理，對(duì)井下掘進(jìn)工作面及其它產(chǎn)塵地點(diǎn)的粉塵進(jìn)行抽出、凈化，一定程度上消除空氣中流通的有毒、有害氣體，保障工作人員的健康及工作面生產(chǎn)安全。

此除塵系統(tǒng)在掘進(jìn)工作推進(jìn)時(shí)，工作面的通風(fēng)系統(tǒng)為長(zhǎng)壓短抽的混合通風(fēng)方式。

3 應(yīng)用效果

為了驗(yàn)證封閉式除塵技術(shù)的應(yīng)用效果，在軌道巷掘進(jìn)工作面布置附壁風(fēng)筒封閉式除塵系統(tǒng)，對(duì)工作面粉塵濃度及通風(fēng)情況進(jìn)行測(cè)試。通風(fēng)參數(shù)測(cè)點(diǎn)布置見圖2，測(cè)試結(jié)果見表2、表3及圖3、圖4。

圖2 局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)參數(shù)測(cè)點(diǎn)布置圖（1-4為測(cè)點(diǎn)）

表2 壓入式局部通風(fēng)參數(shù)測(cè)定結(jié)果

表3 抽出式局部通風(fēng)參數(shù)測(cè)定結(jié)果

由表2可知，在不同斷面監(jiān)測(cè)結(jié)果均較穩(wěn)定。其中C-C斷面處風(fēng)速穩(wěn)定在23～24 m/min，就其風(fēng)速大小來說，在抽出式除塵分機(jī)的作用下，壓入風(fēng)量絕大部分可從掘進(jìn)工作面抽出，從而減小掘進(jìn)面粉塵濃度。此外，由表3可知，抽出式除塵機(jī)出風(fēng)口斷面及重合段風(fēng)速也相對(duì)較穩(wěn)定。

圖3 掘進(jìn)工作面全塵濃度監(jiān)測(cè)對(duì)比

圖4 掘進(jìn)工作面呼塵濃度監(jiān)測(cè)對(duì)比

由圖3及圖4可知，粉塵濃度在除塵設(shè)施開啟與未開啟時(shí)對(duì)比效果相當(dāng)明顯，且掘進(jìn)巷道各地點(diǎn)粉塵濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果一目了然。其中，掘進(jìn)工作面粉塵濃度最高，掘進(jìn)機(jī)司機(jī)工作點(diǎn)次之。當(dāng)掘進(jìn)巷道不采取任何除塵設(shè)施時(shí)，掘進(jìn)工作面全塵濃度及呼吸性粉塵濃度分別達(dá)到1189 mg/m3、380 mg/m3；當(dāng)除塵設(shè)施全部開啟時(shí)，各地點(diǎn)粉塵濃度明顯降低，其中掘進(jìn)機(jī)司機(jī)作業(yè)點(diǎn)全塵濃度下降了98.7%，呼吸性粉塵濃度下降了98.2%。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)在井下掘進(jìn)巷道應(yīng)用時(shí)，具有可隨掘進(jìn)機(jī)自由移動(dòng)、安裝方便、體積質(zhì)量較小、維護(hù)量較小、工作時(shí)間較長(zhǎng)、成本低、能耗小等特點(diǎn)。還可消除除塵系統(tǒng)的噪聲。

正益煤業(yè)一采區(qū)軌道巷采用封閉式除塵技術(shù)后，掘進(jìn)機(jī)司機(jī)作業(yè)點(diǎn)全塵濃度下降了98.7%，呼吸性粉塵濃度下降了98.2%，為作業(yè)人員健康、安全帶來了保障。