綜掘面隔離式防塵壓風降溫移動站技術*

郭忠凱，王傳兵，余國鋒，程海燕，李琰慶，任 波，陳本良

(淮南礦業集團平安工程院公司，安徽 淮南 232001)

0 引言

礦井粉塵、高溫等對井下工作人員的安全和身體健康危害極大，懸浮于礦井空氣環境中的礦塵細微顆粒會對眼睛造成傷害，粉塵和有毒有害氣體被人體吸入呼吸道后基本無法排出，使人體產生不同程度的病變。有關研究表明，顆粒度小于7 μm的礦塵，人體長期吸入后會造成肺部組織纖維化病變，使人體呼吸功能減弱甚至失去呼吸能力。研究又表明，礦井高溫危害極大，工作面氣溫每增加1℃，礦井生產效率則會降低6%～8%，造成作業人員身體機能指標下降。

煤礦綜掘工作面綜掘機掘進切割作業時，產塵量最大、散熱量最大、最劇烈，這是礦井生產最大的產塵源之一，也是瞬間峰值釋放的時期。對于現在絕大多數采用壓入式通風方式的綜掘工作面，工作面綜掘機附近20 m前后范圍內能見度不足2 m。為此，很多礦井巖巷綜掘工作面采用除塵風機降塵，煤巷工作面施工人員則多以佩戴防塵口罩進行防護，這雖然取得一定防塵降塵效果，但還不足以達到安全有效的水平。經常使用防塵口罩者知道，防塵口罩處在綜掘機掘進切割的環境內一定時間后，佩戴者呼吸阻力會變大明顯，防塵口罩使用一個作業班后，佩戴者會發現鼻腔內積存不少黑灰和臟污，防塵口罩內已集聚較多黑灰，可見除塵效果并不理想。另外，掘進工作面高溫環境危害，特別是深部開采的礦井地熱高溫讓人難以忍耐，以至出現身體不適，無法作業等，而現行的降溫措施并不能達到理想效果。同時，綜掘機切割擾動釋放出的有毒有害氣體也是不可避免的危害源，這些都極大地威脅著作業人員的人身安全和健康。因此，如果能提供一個讓現場人員與綜掘機切割時高塵高有害氣體環境隔絕的干凈的臨時空間，使得人員既能不必離開工作面現場惡劣環境來回奔勞，又能供人員進入其內休息輪換，既改善了個體防護效果又提高了勞動生產效率，安全經濟一體化效益和意義明顯。

1 隔離式防塵壓風降溫可移動工作站模型原理與設計

1.1 原理及方法

煤礦壓入式通風的綜掘工作面，綜掘機掘進切割時產塵量最大，散熱量最大，時間段集中，強度大，對人體危害嚴重。在綜掘機切割時，工作面作業人員除綜掘機司機外，大部分施工人員此時不需要同步作業，有些礦工暴露在塵霧等環境中休息，有的需要在此惡劣環境中就餐，此時個體防護效果最差；那么，大部分不進行作業的人員和不必要的輔助作業人員，這段時間可以進入相對封閉隔離的無塵臨時空間里暫避，避開礦塵產出和高溫危害的峰值；通過壓風管三通和連接管件實現對密閉環境的新鮮空氣供給，通過直通出氣口定量排氣，產生干凈涼爽的正壓空氣空間，避免作業人員在峰值時段直接暴露，這樣做可以使得個體防護效果得到最大效果的提高。依據以上思路和原理，在綜掘機掘進工作面設計組裝一種隔離式防塵壓風降溫可移動工作站模型，具體規格尺寸根據實際需求制訂，以實現點位式防塵和降溫防護的效果。

1-隔離房；2-房門；3-供氣口；4-排氣口；5-固定板；6-安裝孔

1.2 設計要求

隔離式防塵壓風降溫可移動工作站模型在地面加工，規格尺寸根據現場人員需求情況來定制。一般可按照2 m×1.8 m×0.7 m(長×高×寬)加工制作，材料規格為50 mm、5 mm(或3 mm)鋼板等，使用50 mm角鐵做框架，一面做門，其他5面使用5 mm(或3 mm)鋼板焊實，要求關門后具有一定密封性，密封不漏氣。工作站頂部焊制安裝4個φ19 mm直通供氣口，底部四周焊制安裝6個φ25 mm直通出氣口，幫部距離頂部200 mm的左右焊制4個φ19 mm直通作為備用供氣口，工作站內直通進出氣口均安裝相應的可控球閥開關，便于控制氣流量。

另外，為了增加工作站低溫隔熱功能，其四周根據需要加設保溫層，用3 mm鋼板焊制內留5 cm左右的夾層為宜，夾層焊設完畢向夾層內充填保溫材料即可。隔離式防塵壓風降溫可移動工作站加工完畢后，為了保證現場安裝的牢固性，工作站兩側和底部需焊制供固定(打錨桿)用的固定板，固定板為有孔10 mm厚鋼板8塊以上，底部最少4個，固定側面左右各2個。

加工好的整體隔離式防塵壓風降溫可移動工作站模型，運輸到工作面后，一般應安裝在距離綜掘機向外10～50 m的位置，或放置附近的巷道硐室內。隔離式防塵壓風降溫可移動工作站安裝方式分為兩種：一種是靠幫放置在巷道平整的底板上即可，不需要安裝固定，隨時可以挪移。另一種是固定式安裝，固定板上打錨桿將其固定在巷道幫部、底板上，掘進施工一定距離后，拆除固定錨桿向掘進工作面拉近距離后再次打錨桿固定即可。使用礦用高壓膠管，將工作站上部進氣閥連接到壓風管上，打開壓風管三通開關、打開工作站內進氣開關和出氣口開關，工作站就能正常使用了，內部人員可以適當調節控制球閥，實現工作站內部氣壓穩定舒適。

2 功能作用

隔離式防塵壓風降溫可移動工作站模型使用壓風供風，通過排氣口在正壓作用下排氣，最終形成正壓空間，進出氣口控制閥可調，不用時可以全部關閉，進入隔絕空間內隔絕了礦塵，一定程度避開高溫輻射環境，在綜掘機切割施工的惡劣環境中，為工作人員提供一個較獨立的安全干凈的空間。

需要時，工作人員即可進入工作站臨時躲避，避開礦塵產出和高溫危害的峰值，減少其對人員的傷害。綜掘機停止切割數分鐘后，大量粉塵、有毒有害氣體被局扇風吹走，溫度有一定幅度降低，工作站內人員即可關閉控制閥出站，關閉工作站門外出作業。工作站還可充分利用，一些零星施工準備工作等可在其內部完成，盡可能把礦塵等對人體的危害減到最低，同時提高了勞動效率。

隔離式防塵壓風降溫可移動工作站模型使用的供氣來源是壓風內新鮮空氣，一般壓風溫度低于工作面氣溫較多；工作站空間相對密封，較低溫度的供風配合站內放置冰塊等冷卻輔助技術，能夠使工作站形成比工作面溫度低得多的小環境冷氣室，對于防治掘進工作面高溫危害作用比較明顯。綜掘機掘進工作面溫度相對較高，尤其夏季高溫時節，熱傷害不容忽視；利用工作站，人員可以輪流進入短時休息，躲避危害、防止中暑。

隔離式防塵壓風降溫可移動工作站模型投入生產應用后，為解決深部開采掘進高溫治理等問題提供了有效可行的技術思路。在一定程度上，為礦井深部開采高地熱掘進，提供了一個新途徑的可能性。

隔離式防塵壓風降溫可移動工作站模型底部、幫部設計固定板，固定板上預留固定孔，用以打錨桿固定安裝。

隔離式防塵壓風降溫可移動工作站模型采用壓風獨立供給新鮮空氣，加之其自身鋼質結構特性，還可以改進作為“移動式避難硐室”在煤礦井下巷道內推廣使用，在掘進工作面發生煤與瓦斯(二氧化碳)突出等突發事故時，作為距離最近、條件最好的避難室，能很大程度上降低人員傷亡率。

1-隔離房；2-房門；3-供氣口；4-排氣口；5-固定板；6-安裝孔；7-錨桿；8-螺母

3 結語

國內外最新研究結果表明，礦井高溫危害極大，隨著礦井工作面地溫的增加，生產效率會明顯降低；而煤礦粉塵危害更大，井下粉塵是造成礦工塵肺病的根源；塵肺病是煤礦最常見，危害最嚴重的職業病，是礦井作業人員的夢魘。可見，搞好防塵、降溫和防護工作是煤礦職業病防治的最重要的內容，對保護廣大煤礦工人的職業健康具有重要意義。

綜掘面隔離式防塵壓風降溫可移動工作站技術簡單實用，利用幾平方米鋼板、幾十米角鐵，即可為綜掘機掘進工作面建立一個有效的防塵壓風降溫工作站。在綜掘機切割時高礦塵環境中，人員可以進入其內呼吸到等同于地面的新鮮空氣；防塵壓風降溫工作站隔絕了礦塵及多種有害氣體，避免瞬間攝入大量危害物的傷害，防塵壓風降溫工作站也是一個冷氣室，在惡劣環境中提供了一個臨時安全場所。該工作站簡便并且可移動，易拆裝，取材方便，經濟實用。最大限度地提高勞動效率，比目前正在使用的煤礦井下防塵、煤礦工作面降溫技術及設備成本低，而且實用性強，經礦井綜掘工作面現場試用，效果很好，經濟和社會效益明顯，是一項值得推廣的煤礦安全防護技術。