掘进机在非煤矿山应用中的产尘治理

李在永 ，吴 昊 ，刘柄蕴

1.沈阳万益安全科技有限公司，辽宁 沈阳 110015

2.重庆市城市建设管理学校，重庆 401147

某矿业公司在扩建工程中，为了赶工期而进行一系列的连续作业，因此,在井下产生了大量的尘埃。该公司在非煤矿山第一次使用巷道掘进机，主要用于中段巷道的掘进，然而在生产过程中产尘量相当高，由于传统的一些防尘技术不能有效地减少和抑制粉尘的产生，其结果是工人们的可视距离小，生产也是时断时续，从而严重地制约了掘进机的有效性。见于此，笔者建议采用高压水流的雾化降尘技术和高效湿式的除尘技术，从源头上改善工人们的作业环境，让掘进机真正发挥自己的优势，从而进一步地提高井巷的掘进效率。

1 掘进机产尘量与产尘的特点

1.1 掘进机产尘量

在掘进机开始使用的时候，作业面有效距离分别为20m、15m、5m时的测定结果为：呼吸性粉尘4.8mg/m3、6.7mg/m3、7.8mg/m3，产生的总尘埃量分别为 51mg/m3、66mg/m3、169mg/m3，都远远超过国家所规定的矿山粉尘的具体标准值10mg/m3和2mg/m3。

1.2 掘进机产尘特点

根据现场实际考察发现，引发产尘量多少与粉尘浓度变化的因素主要是悬臂的位置、岩石的性质、切割头力学参数、喷雾洒水强度以及切割头距底板工作高度等。所有的粉尘在工程项目的工作面上都是以不均匀的形态所分布，主要是以气浪状和注射状为主，散发进大气从而弥漫和充斥这整个工作面。在无风的情况下进行作业，其所产生的含尘气流，以平均速度0.5m～1.0 m/s向外喷射，若不能进行有效的处理，该气流就可能会导致作业人员在短时间内窒息，司机因为长时间处于混浊气流之中，无法准确地操纵设备，所以严重地影响了掘进机的有效工作效率。

2 掘进机产尘治理

2.1 井下常用综合防尘措施

通常情况下，井下综合防尘措施一般分为：湿式作业、通风除尘、密闭抽尘、个体防护、净化风流等，不过这些措施在特殊情况下除尘效果并不明显。结合掘进机在工作中所具体产生的粉尘特点，尤其是切割上部岩面时，产生的粉尘量会更大，向四周扩散的速度也比较大，结合这一特点，我们才提出采用高压水流的雾化降尘技术和高效湿式的除尘技术。

2.2 高速高雾化水雾流降尘技术

1）高速高雾化水雾流系统主要是由高压泵、过滤装置、喷雾装置与电控装置所组成

2）技术参数的选用

（1）高压泵

参照高压喷嘴雾化水压的具体要求，通常都是采用BP25/12装置的喷雾泵；

（2）喷雾装置

喷雾装置的合理设计是提高喷雾降尘效果的前提保障，应该充分依据掘进机自身的喷雾系统特点，选用适合其发挥最大优势的装备设置。实验表明，设置8个高压喷雾降尘喷嘴效果最佳，让设备喷雾覆盖整个截割头，这样就能减缓粉尘量的增加同时还能阻止粉尘迅速外流。门字结构的喷雾装置上，最好两边都焊接两个倾角15°的喷嘴，确保喷雾角度，才能有效地覆盖整个掘进机的截割头，这样既减少了水雾对司机视野的影响还确保了最佳的喷雾效果；

（3）过滤装置

不能忽视水路系统中的杂质给高压泵所带来的喷嘴的堵塞和破坏，所以一定要在供水管路的系统上安置一个可以自动反复冲洗过滤的过滤装置，技术参数：适用水压≤4MPa，过滤能力≥200L/min，过滤精度≤10µm；

（4）电控系统

参考掘进机的备用锚杆钻机的实际电控系统容量，要根据实际作业情况，进行重新的选用检测的电流变送器的测量范围、精度；

（5）供水管路

通过对掘进机自身的供水管路的改进和处理，通常会使用冷却系统用水，一条引到高压泵供喷雾系统使用，另一条为湿式除尘风机使用，这样不但能实现掘进机的冷却水的最少量，还能实现湿式喷雾除尘用水和除尘风机用水的需要。

2.3 高效湿式就地净化除尘处理技术

掘进机工作的时候选用传统的局部压入式进行通风，风机就能将新鲜气流直接引入到工作面上，同时还形成了对操作工人的罩射，这样解决了操作人员的通风防尘问题，但是还是有大量的含尘气体依然是通过新风的稀释和粉尘的高雾水的双重影响而沉降，对巷道里的通风和防尘效果都比较有限，不能从根本上解决工人们的防尘要求。

2.3.1 湿式振弦除尘风机的选用

通常情况下，除尘风机的风量越大，粉尘浓度的沉降就会越有效果。所以，通过不断地加大循环风量，可以有效地提高除尘风机的降尘效率，有利于工作面的快速通风。在实际工作中，因为掘进机主要是用在红页岩中掘进中，加上巷道断面尺寸大，会选用“KCS-4088ZZ”矿用湿式振弦除尘风机。

2.3.2 净化除尘效果

掘进机作业时能够清楚地看到含尘气流被吸入湿式除尘风机口，经除尘处理之后，风机出风口的含尘量就会明显的降低，巷道的能见度得到进一步的提高，从而大大减少了粉尘扩散对巷道造成的二次污染；作业面在工作2min～3min以后，还是清晰可见得，从而确保了作业面的安全监护，通过净化除尘之后工人们的作业环境得到有效的改善。经多次测试，除尘风机出口处的粉尘浓度约为4mg/m3，掘进机工人处的风流经新风稀释之后，粉尘浓度也降到了2.71mg/m3，再经过一系列的个体防护，粉尘浓度就完全可以达到国家安全要求。

3 结论

通过采用高效湿式就地净化除尘处理技术和高速高雾化水雾流降尘技术后，掘进机作业面粉尘浓度经国家环保部门的监测和测量，掘进机使用时测点距作业面距离分别为20m、15m、5m，测定的粉尘浓度依次为：1.8mg/m3、1.6mg/m3、2.0mg/m3，总尘分别为8.2mg/m3、9.7 mg/m3、9.2mg/m3，达到了国家规定的矿山粉尘标准。

[1]茅承觉.我国伞断面岩石掘进机(TBM)发展的回顾与思考[J].建设机械技术管理，2008，5：81-84.

[2]徐明生，姚金蕊，等.悬臂式巷道掘进机的选型研究[J].采矿技术，2008，8(2)：62-63.