岩巷综掘工作面综合防尘技术研究与应用

王玉申WANG Yu-shen

（中煤五建第四十九工程处，邯郸056003）

0 引言

矿井粉尘是煤矿生产面临的主要职业危害之一，严重威胁广大矿工的身心健康。据最新的资料表明，在我国实际的严重尘肺病患者有120万之多，占到全世界尘肺病患者的一半以上，每年因此死亡的人数超过4000人，每年由此引起的直接损失超过80亿元。而在所有因各种粉尘引起的尘肺病中，煤矿工人占到的比例最高。综掘工作面是煤矿井下最主要的产尘地点之一，未采取任何措施时的粉尘浓度可达2000mg/m3以上。特别是岩巷综掘工作面，粉尘分散度和游离SiO2含量高，对人体的危害极大。要实现岩巷综掘工作面粉尘浓度的达标，必须依靠防尘技术水平的不断进步。本文结合纳林河二号矿井岩巷综掘工作面施工过程粉尘防治技术的研究和应用，对粉尘防治领域进行了探讨，以期为科学防治岩巷综掘工作面的粉尘提供有益参考。

1 工程概况

乌审旗蒙大矿业公司纳林河二号矿井设计生产能力8.00Mt/a，采用立井开拓，在工业场地内布置一号主立井、二号主立井、一号回风立井和副立井。全井田设一个主水平和四个辅助水平，初期布置五条大巷，即中央一号回风巷、中央二号回风巷、中央一号辅助运输巷、中央二号辅助运输巷、中央带式输送机大巷五条平行大巷。为尽快形成煤流系统，加快二期工程施工进度，我单位经研究决定采用综掘机施工煤仓上口检修巷（岩巷）。

2 生产中粉尘的主要来源及分布规律

煤矿井下的粉尘主要来自采煤、掘进、运输等作业场所，矿井建设期间70%-80%的粉尘是由综掘工作面产生的。据实测，整个矿井从入风到回风风流中的粉尘含量为一条“山峰”曲线，曲线的升降急缓与生产工序、生产强度有关。一般情况下，在综掘机机组截割工序时达到高峰，随之即呈现有规律的衰减趋势。

3 矿井除尘措施分类

矿井防尘的措施的基本原则是，以预防为主，实施综合防尘，将粉尘处理在尘源地点，把已经浮游的粉尘降下来或捕集起来，充分发挥通风除尘的作用。

3.1 通风除尘 通风除尘是指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出，降低作业场所的矿尘浓度。主要影响因素是风速，矿尘额粒径、形状、湿润程度等。对于通风除尘考虑到除尘效果有最佳排尘风速、最低排尘风速和极限排尘风速。对于综掘工作面而言选择风速排尘虽能带走粉尘但是并不能够降尘，粉尘危害还是没有解决。

3.2 湿式除尘 湿式除尘是矿井井下应用最普遍的一种方法，是用水或其他液体与尘粒相接触而分离捕集粉尘的方法。湿式除尘又分为两种除尘方式：一种是用水湿润煤岩体，使在割岩过程中减少岩尘的产生，或者直接用水冲洗矿尘和落尘；另外一种方式是用喷雾来捕集悬浮在空气中的粉尘，主要采用喷雾、水帘等方法。湿式除尘能很大程度上降低产尘量和空气中的粉尘。

4 煤仓上口掘进工作面综合防尘技术实践

纳林河二号矿井煤仓上口检修巷岩性为粉砂岩，主要是在综掘机截割过程中产生大量粉尘，综掘机回风侧粉尘浓度高达1882mg/m3，严重影响工人的健康情况。为此根据工作面状况必须采取综合降尘措施，提高工作面环境质量。采取合理选择通风机型号达到最佳排尘风速的通风除尘、安装除尘风机、安装自制新型地喷雾、安装自制除尘纱窗、转载点安装水帘等多种方法防尘、除尘。

4.1 通风除尘

4.1.1 合理选择局部通风机型号，达到最佳排尘风速

①按瓦斯涌出量计算。

Q 掘=Q 瓦×K/C（m3/min）

式中：Q掘—掘进煤仓上口检修巷工作面实际需要的风量，（m3/min）；

Q瓦—掘进煤仓上口检修巷工作面的瓦斯绝对涌出量（取1.3m3/min）；

K—掘进煤仓上口检修巷工作面瓦斯涌出不均衡系数（取1.8）；

C—掘进煤仓上口检修巷工作面回风流中瓦斯的允许浓度，1.0%；

则 Q 掘=1.3×1.8/0.01=234（m3/min）

②按除尘风速计算。

Q 掘=15×S=15×23.2=348（m3/min）

式中：S—掘进煤仓上口检修巷工作面断面积。

③按煤仓上口检修巷工作面最多作业人数计算

Q 掘=4N=4×30=120m3/min

式中：N——煤仓上口检修巷工作面最多作业人数,交接班时人数最多为30人，取N=30。

煤仓上口检修巷工作面最小风量为348m3/min，通过计算，减去风筒漏风、风筒沿程摩擦风阻、局部风阻、出口风阻损耗风量，通风机最小吸风量为452.4m3/min。

4.1.2 通风机选型 根据计算，选用两台邯郸东方风机制造有限公司生产的FBDNO6.3/2×30W对旋轴流式局部通风机，可满足巷道通风和除尘要求。

通风机主要技术参数：

型号：FBDNO6.3/2×30；

风量：420-555(m3/min)；

全压：600-6000(Pa)；

效率：≥85%。

4.2 除尘风机除尘 采用长压短抽的通风方式与自制湿式除尘器配合应用于岩巷综掘工作面，就可形成混合式通风-除尘系统，即新鲜风流由压入局部通风机通过风筒进入工作面，在回风侧安装抽出式风机，通过风筒将污风抽出排至回风巷道，在风筒末端安装自制湿式除尘器，即可达到除尘净化风流的效果。此方法在综掘机掘进时开启除尘风机，检修或支护等工序是可关闭除尘风机只保持压入式通风即可。长压短抽通风除尘系统如图1所示；自制湿式除尘器如图2所示。

4.3 新型全断面地喷雾除尘 喷雾降尘是岩巷综掘工作面最常用的降尘措施，但普通的喷雾需安装到巷道顶板，操作困难，降尘效果较差。新型全断面地喷雾装置结构简单、易于安装、维护方便、体积小、重量轻，适用于各种断面形状的巷道进行洒水降尘，降尘效果好，并且制作简单，造价低廉。

新型全断面地喷雾制作工艺

①新型全断面地喷雾装置由压力水仓、进水管、进风管、喷雾孔组成。

②切割Ф40mm、壁厚2mm的钢管50mm长，将切割下的钢管制作成半圆形，两侧用2mm铁板焊严形成压力水仓，铁板焊接必须严密无缝，无沙眼、焊接面光滑。

③在钢管壁上均匀割出12个Ф7mm的圆孔，其中在压力水仓端头焊接供水管和供风管快速接头，将风水管快速接头与巷道内的高压风水管用软管连接，开启风水阀即可实现全断面喷雾，喷雾的压力大小用风阀门控制即可。新型全断面地喷雾如图3所示。

4.4 除尘纱窗除尘 除尘纱窗是我单位在长期的施工过程中经验研制出的一种阻隔、捕捉粉尘的装置，该装置上部安装喷雾，配合挂钩将纱网固定绷紧，能有效地阻隔过滤乏风流中的粉尘，达到良好的除尘效果。采用且能如窗帘般拉开和关闭，行人、运料时向两侧拉开，人员过后关闭即可。除尘纱窗如图4所示。

4.5其他方式除尘

4.5.1 合理使用综掘机内外喷雾除尘 合理使用综掘机内外喷雾，内喷雾通过安装在综掘机炮头上的喷嘴喷出雾滴直接抑制综掘机作业时割落岩体瞬间产生的粉尘；外喷雾则是捕集掘进面空气中悬浮的粉尘。《煤矿安全规程》规定综掘机作业时必须开启内、外喷雾降尘，内喷雾压力不得小于3MPa，外喷雾压力不得小于1.5MPa。

4.5.2 皮带转载点安装喷雾除尘 出渣运输是产尘粉尘的来源之一，尤其转载点极易造成粉尘风扬，因此在运输过程中运输皮带的转载点、桥式转载机与皮带连接处转载点、综掘机桥式转载机连接处必须安设喷雾除尘。

5 各类除尘设施布置

岩巷综掘工作面后路每200m设1道全断面地喷雾，其中靠近工作面的1道地喷雾距工作面不得大于30m。掘进迎头的回风口混合风流处20m内安设一道能封闭全断面的除尘纱窗捕集粉尘，使进入回风巷道的风流清洁。各类除尘设施布置如图5所示。

6 总论

①采用通风除尘、除尘风机除尘、地喷雾除尘、除尘纱窗除尘等措施，对煤仓上口检修巷进行综合除尘技术实践，除尘效率在90%以上，除尘效果明显。②通过综掘机内外喷雾、地喷雾降尘从尘源处降低了产尘量，将扬尘控制在可控范围内，从粉尘传播过程中降低了粉尘浓度，采用抽出式风机将湿润后的粉尘和雾气抽出，改善工作面环境，乏风通过湿式除尘器进一步降尘，粉尘随水流流入水沟。巷道后路乏风再通过除尘纱窗捕集漏网粉尘，达到最后净化风流的效果。

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