除塵風機在巖巷掘進中的探索與應用

閆高峰

(潞安環能股份公司 常村煤礦,山西 長治 046204)

隨著常村煤礦通風系統的升級改進,常村煤礦在施工抽采巷時,將原來的半煤巖巷掘進變更為了全巖掘進,在瓦斯治理上取得了優異的成績的同時,也對巖巷掘進效率提出了更高的要求;若掘進效率低下,則會出現回采工作面銜接跟不上的情況。為此,提高巖巷掘進效率已刻不容緩,常村煤礦通過引進除塵風機,并對其進行了改革創新,在現場應用中取得了良好的效果。在解決粉塵問題的同時,也解決掘進機破巖作業時視野差的難題,保證了巷道成型,提高了巖巷掘進效率。

1 除塵風機的應用及改進

1.1 除塵風機型號及其工作原理

1) 除塵風機型號:KCS系列礦用濕式除塵風機。

2) 工作原理:除塵風機采用噴淋式除塵機理,在除塵過程中,利用霧化并帶有一定能力的水滴來捕捉進風口吸進的帶塵風流中的粉塵顆粒,將粉塵和水進行混合,穿過多層氣液過濾網除霧層后,做進一步的混合,過濾大部分粉塵顆粒,剩余小部分粉塵通過脫水器進行水滴分離水膜降塵,將粉塵(污水)和空氣進行分離,達到凈化空氣的目的。

1.2 未使用除塵風機時,巖巷掘進現狀

常村煤礦在未引入除塵風機前工作面通風主要由局部通風機供給,如圖2所示,在破巖時,工作面至回風口均被粉塵覆蓋,所有人員均處在污風中,巖粉對作業人員的傷害極大(患矽肺病的概率極大),同時掘進機主、副司機破巖作業時,視線受到極大的影響,導致巷道成型差,支護時增加了作業難度,進而導致工效低、進尺低。

圖1 除塵風機結構圖

圖2 未使用除塵風機時工作面風流示意

1.3 使用除塵風機后,巖巷掘進改善及暴露出的問題

為了改善作業人員的作業環節,我礦引進了除塵風機,除塵風機通過把污風從吸風口吸入(如圖3所示),將其中的粉塵過濾掉,再從出風口排出新鮮風流,進而改善作業環境。但在運用中仍暴露出掘進機主、副司機及機尾工仍處在污風中的問題(其余人員均處在新鮮風流中),同時,由于主、副司機視線未得到有效改善,巷道成型問題也就未得到有效解決。同時增加了人工前移除塵風機的作業環節和作業量,在一定程度上反而影響了進尺。

圖3 使用除塵風機時工作面風流示意

1.4 改造除塵風機后,巖巷掘進現狀

通過在風筒上安裝風筒漏風配件,風筒漏風配件安裝位置為除塵風機出風口和進風口中間(如圖4所示),可起到改變工作面風流的目的,掘進機主、副司機及機尾工均處在新鮮風流中,從而實現了巖巷工作面所有作業人員均處在新鮮風流中目的,大幅度降低了作業人員患矽肺病的概率。同時,由于掘進機主、副司機視線環境得到改善,割煤效率及巷道成型也得到了提升。其次,通過制作支架,把除塵風機安裝到膠帶機尾上,在掘進機拖機尾時,同時拖動除塵風機前移,減少了因倒移除塵風機增加的作業環節,保證了巖巷掘進的效率。

圖4 除塵風機改造后工作面風流示意

2 工程實例

2.1 概 述

2102抽采巷設計長度871.17 m,主要位于距離3號煤層頂板往上15 m高差的4.55 m厚砂質泥巖層中掘進,該巖層上部為1.4 m厚細粒砂巖,下部為1.95 m厚細粒砂巖,為全巖掘進。

2.2 工程應用

2102抽采巷在施工中的改進:

1) 制作除塵風機專用承載架(配合三點受力跑輪結構,并且有一定的活動量,防止跑輪掉道)、連桿和負壓風筒專用托架,保證風機和風筒與機組同進同退,無需人工移設,先前每次移動導軌和重新敷設負壓風筒需要3人,用1.5 h,使用此裝置無需人工移設,1 d需要拖機尾3次,節省人工費用,提升效率;

2) 除塵風機噴霧水直流膠帶上制作積水箱,將噴霧水引流到積水箱內,及時抽排避免水直流到膠帶上,從根本上解決水煤隱患;

3) 制作一種調節裝置調節風筒開口大小,控制正壓風筒的風量,保證了二運至工作面范圍為新鮮風流,降低了粉塵濃度,保證了職工身體健康,降低了塵肺病的患病率。

2.3 工程應用效果

2102抽采巷在施工時,不僅降低了粉塵濃度,保護了職工生命安全,工效取得了較大提升,而且提高了巷道成型,間接提升了割煤速度,縮短了支護時間。表1為2102抽采巷及同采區同類型巷道(2106抽采巷)施工中的各項核心指標對比情況。

表1 核心指標對比

通過數據對比,可以看出,2102抽采巷在采用除塵風機后,粉塵濃度下降了92.7%,割煤速度提升了30%,日進尺提升了43%.巷道施工完工時間也因此提前31 d,為工作面銜接提供了保障。在原來未使用除塵風機時,隊組在連續施工巖巷1 a時間內,有2人患矽肺病,但在應用除塵風機后,職工作業環境得到改善,沒有職工再患塵肺病,因此除塵風機在現場應用后效果明顯。

2.4 技術總結及推廣應用

1) 通過改善除塵風機的吊掛、拖移方式,可大大減少工作量,有效保障了掘進面的開機率;

2) 巖巷除塵風機的應用及升級改造降低了工人患塵肺病的風險,尤其是巖巷掘進,巖粉的傷害遠遠大于煤粉的傷害,因此更要高度重視除塵,保障職工的生命安全;

3) 使用除塵風機可極大改善工作面作業環境,這樣不僅可提高割煤速度,而且可提高巷道成型,減少因巷幫成型差而增加的支護時間,為今后同類型的巖巷掘進提供了實例參考。