干式除塵器在綜掘工作面的應用

楊 勝

（山西潞安集團蒲縣隰東煤業有限公司，山西 蒲縣 041208）

引言

山西某礦為設計產能300 萬t/年的大型現代化礦井，隨著綜合機械化設備的不斷投入，現階段礦井巷道掘進已基本實現機械化。目前礦井采用型號EBZ318（H）綜掘機掘進五采區集中運輸巷。巷道采用綜掘方式時粉塵的產生有以下特點[1-3]：綜掘機掘進過程中粉塵濃度相對較高；粉塵可移動范圍大、分散度高，從而使得掘進現場工作環境惡劣、可見度低；掘進迎頭粉塵容易積聚，單位進尺粉塵產生量高；掘進各環節（破巖、支護、鉆孔施工、運輸）均會產生粉塵。為了改善綜掘工作面環境質量，為井下作業人員提供相對良好的作業環境，礦井提出采用干式除塵器來降低掘進迎頭粉塵濃度，以下對應用情況進行具體分析。

1 工程概況

五采區集中運輸巷位于開采的3 號煤層底板下方10 m 位置，為全巖巷道，設計掘進距離為1 560 m。巷道使用型號EBZ318（H）綜掘機掘進，日循環進尺達到22 m。巷道掘進采用型號FBDYNo6.3/2×30 kW局扇，配合直徑Φ800 mm 風筒供風，掘進迎頭實際供風量達到550 m3/min。

五采區集中運輸巷設計斷面為直墻半圓拱型，凈高、凈寬分別為3 700 mm、4 400 mm，凈面積為15.2 m2。巷道在砂質泥巖以及粉碎巖中進行掘進，所處巖層整體較為穩定，僅局部位置裂隙發育。

2 干式除塵器型號的確定

2.1 干式除塵器的應用優勢

在綜掘工作面迎頭使用干式除塵器具有以下優勢[4-7]：

1）干式除塵器現場應用時無需加水，同時不需要額外增加布置排水或者水處理系統，同時設備運行能效較高，節省電力。

2）設備結構簡單、后期維護方便。干式除塵器整體結構簡單、便于控制，同時后續灰塵清理較為便捷。

3）除塵效率高、應用效果穩定。干式除塵器對粉塵類型適應性廣，可有效降低作業點疏水性粉塵以及親水性粉塵，因此，均可在煤巷、半煤巖巷道、全巖巷道中被使用。根據已有應用實踐表明，使用干式除塵器設備本體，環境除塵效率可達到90%以上。

4）環境舒適。干式除塵器現場應用時排放量控制在4 mg/m3以內，整個巷道內粉塵濃度較低，環境清潔、視野范圍廣。同時干式除塵器在使用過程中不會引起掘進迎頭積水問題，從而有利于巷道頂板軟弱泥巖變形控制。

2.2 設備型號的確定

五采區集中運輸巷掘進迎頭供風量平均為550 m3/min，考慮到干式除塵風機本身以及進氣風筒通風阻力，為此選擇型號KCG-600D 干式除塵器。該除塵器額定粉塵處理能力為600 m3/min，處理能力與掘進迎頭風量相吻合。

3 干式除塵器現場應用分析

3.1 現場布置

在五采區集中運輸巷掘進迎頭使用的KCG-600D 干式除塵器結構包括有通風機、除塵器本體、管道以及風筒等。除塵器本體質量2.28 t、長×寬×高為7.15 m×1.36 m×1.2 m。由噴吹系統、箱體、集灰卸灰裝置、控制裝置以及清灰系統等構成。干式除塵器工作原理為：通過局部通風機將掘進迎頭含有大量粉塵的空氣通過風筒進入到干式除塵器內，在氣流均衡板作用下使得氣流均勻充滿整個除塵箱體；在后置的通風機作用下含有高濃度粉塵的氣體通過濾筒，從而將氣流中粉塵過濾掉；除去粉塵后的潔凈空氣通過出風口外排。當濾筒上粉塵積累到一定量后，通過開啟開關閥對濾筒上粉塵進行清理。具體干式除塵器結構見圖1 所示。

圖1 干式除塵器結構示意圖

配套使用的風機型號為FBCDNo.8.0/2×45。除塵器風筒使用掛鉤懸吊在巷道頂部。通過使用干式除塵風器將掘進迎頭供風由“壓入式”變成“長壓短抽”式，具體干式除塵器在掘進迎頭布置情況見圖2所示。

圖2 干式除塵器在掘進迎頭布置示意圖

3.2 干式除塵器的現場維護

在綜掘機截割或者出矸時，掘進工作面各位置噴霧除塵裝置正常啟動，后開啟干式除塵器。在綜掘機正常作業時，干式除塵器至掘進工作面迎頭范圍內的作用人員應佩戴好防塵口罩等裝置方可正常工作。掘進工作面在檢修期間應及時對干式除塵器內部粉塵進行清理，每周清理一次干式除塵器內部排污斗，確保可正常排污。作業時通過觀測窗觀測振弦過濾板情況，若發現斷絲超過標準時應及時進行更換。在使用時應避免矸石或者其他重物對葉輪外殼或者葉輪等造成沖擊，避免葉輪與保護圈之間出現異常摩擦。在使用時應確保壓縮空氣壓力介于0.5～0.7 MPa，并按照要求對排塵管路、電纜、電動機等進行檢查，確保無異常情況發生。

3.3 現場應用效果

五采區集中運輸巷凈斷面面積為15.2 m2，局部通風機風筒與迎頭間距在13 m 左右，此時迎頭風速約為0.63 m/s，干式除塵器風筒與迎頭間距約為5.0 m，迎頭位置含有高濃度粉塵的氣體耗時約8 s 即可進入到干式除塵器風筒內。干式除塵器進風量、工作面壓風量分別為443 m3/min、558 m3/min，對干式除塵器開啟前后綜掘司機位置以及掘進迎頭后方50 m位置粉塵質量濃度進行測定，具體測定結果見表1。從表中看出，通過使用干式除塵器后，綜掘工作面綜合降塵率達到98%以上，掘進迎頭粉塵得以有效控制，顯著改善了掘進工作面的環境質量。

表1 干式除塵器開啟前后掘進迎頭粉塵質量濃度測定結果

4 結論

綜掘工作面在掘進進尺、降低作業人員勞動強度以及掘進效率等方面具有顯著優勢，但是掘進工作面粉塵產生量更大，高濃度粉塵不僅會影響掘進迎頭工作人員身體健康，而且會增加機電設備故障發生率。針對掘進工作面供風量小、粉塵產生量大問題，提出將干式除塵器應用到工作面粉塵治理中，并以五采區集中運輸巷掘進為工程實例，具體確定了除塵器型號，并對現場布置以及應用效果等進行分析。現場應用后，掘進工作面綜掘司機位置、掘進迎頭后方50 m 位置粉塵質量濃度分別由315.7 mg/m3、218.6 mg/m3降 低 至4.62 mg/m3、3.61 mg/m3，綜合除塵效率達到98%以上，取得了較好的粉塵治理效果。