综掘工作面前抽后压混合式通风除尘技术参数研究

徐福建

(郑州煤炭工业(集团)杨河煤业有限公司)

综掘工作面前抽后压混合式通风除尘技术参数研究

徐福建

(郑州煤炭工业(集团)杨河煤业有限公司)

分析了裴沟煤矿31051综掘工作面的实际情况，确定采用前抽后压式通风方式，并对其通风技术参数进行了研究。经现场试验，测定压抽风筒口距迎头不同距离时抽风口后5 m的粉尘浓度，得出压入式风筒口距迎头25 m，抽出式风筒口距迎头4 m时，除尘效果最佳。

综掘工作面 前抽后压 通风除尘

随着机械化程度的不断提高，综掘工作面粉尘浓度也相应增加。为了解决综掘工作面粉尘浓度居高不下的问题，国内外学者进行了大量研究[1-2]，主要的防尘降尘措施有喷雾降尘和通风除尘。喷雾降尘主要依靠综掘机自带的内外喷雾，除尘效果不佳，特别是对呼尘的除尘效果十分有限，且掘进过程中掘进机喷头往往由于堵塞而不能正常喷雾。此外，喷雾降尘耗水量较大，使用过程中会造成底板积水，恶化掘进迎头工作环境，给正常掘进造成不便[3]。通风除尘技术是利用掘进工作面局部通风系统将掘进迎头产生的粉尘抽入风筒，使含尘气流通过除尘器而达到降低掘进工作面粉尘，净化风流的目的[4]。根据掘进工作面局部通风机和风筒的安设位置，可将掘进工作面混合式通风分为长压短抽、长压长抽、长抽短压3种通风系统。长压短抽通风除尘又可分为前压后抽和前抽后压式，其中前抽后压通风除尘系统应用较为广泛[5]。与喷雾相比，通风除尘无迎头积水隐患，系统维护简单，运行费用较低，具有重要的应用价值。

1 工程概况

裴沟煤矿31051综掘工作面31轨道上山东翼，南部紧邻已回采结束的31071综采工作面，巷道净高3.5 m，下净宽5.4 m，断面17.1 m2，采用前抽后压混合式通风方式。压入通风机为FBD2×30 kW 型局扇2台，其中1台备用，供风量为400～630 m3/min，安装在-180 m运输大巷与31轨道上山-180 m 联巷交岔点新鲜风流中，距回风口不小于10 m。采用直径800 mm的胶带风筒，悬挂于巷道一侧上方;抽出式风机采用KCS-400D湿式除尘风机，除尘效率99.25%～99.3%。

裴沟煤矿采用EBZ100型掘进机掘进，掘进过程中产生大量粉尘，司机处粉尘瞬时浓度可达2 500 mg/m3以上，现有的前抽后压混合式通风虽然对工作面有一定的降尘作用，但由于通风参数布置不合理，降尘效果有限，为此，本文对前抽后压式通风除尘技术参数进行了研究，以降低工作面粉尘浓度，改善作业环境，提高降尘效率。

2 前抽后压混合式通风除尘合理参数确定

影响前抽后压通风除尘系统除尘效率的因素较多，主要包括压入风筒和抽出风筒距掘进迎头的距离、压抽比及除尘风机除尘效率等[6]。为了进一步提高长压短抽通风的除尘效率，根据裴沟煤矿31051工作面实际情况，主要对压入风筒和抽出风筒距掘进迎头的距离、压抽比这两个参数进行了现场试验，以确定适合的通风除尘参数。本次长压短抽通风除尘试验使用矿方原有的KCS-400D型湿式振旋除尘机，除尘风机上接抽出式风筒。

2.1 压入式风量与除尘风机吸风量的匹配

压入风量(QY)与抽出风量(QC)的匹配存在3种形式，即：QY>QC，压抽比大于1；QY=QC，压抽比等于1；QY

根据现场实践[5，7]，一般情况下：QY=1.2～1.3QC。主要是保证压入式和抽出式重合段内有风流流动和不产生循环风。但随着掘进距离的增长，QC数值不变，而QY数值则随着掘进距离的增加而减少。为保障掘进面通风，在顺槽的掘进过程中，应根据情况及时变动压入式风机的位置，缩短掘进工作面的进风距离，保证压入式和抽出式风筒重合段内有风流流动和不产生循环风。

裴沟煤矿31051掘进工作面压入式风机压风量为560 m3/min，因此确定该工作面抽风量为460 m3/min。在掘进过程中，实时调整局部通风机位置，以保证压入式和抽出式风筒重合段内有风流流动和不产生循环风。

2.2 压、抽风筒口距迎头合理距离的确定

3 长压短抽通风除尘现场试验

为确定裴沟煤矿31051综掘工作面前抽后压混合式通风除尘的合理参数，对以上初步确定的该工作面长压短抽通风除尘系统中压入式风量与除尘风机吸风量，压、抽风筒口距迎头合理距离参数进行现场试验，以寻求降尘效果最佳的长压短抽混合式通风除尘参数。试验方案及参数如表1所示。

表1 长压短抽通风除尘技术试验参数

为有效对比以上不同方案的降尘效果，在抽风口后5 m处设置测尘点，分别测定粉尘浓度随风筒口距迎头的变化情况，绘制出不同方案的粉尘浓度变化曲线，如图1所示。

从图1中可以看出，在压入式风筒口距迎头距离为10，15，20，25，30 m时，抽风口后5 m处粉尘浓度随抽出式风筒口距迎头距离的增加呈现先增加后降低，然后再增加的趋势，最低粉尘浓度均出现在抽出式风筒口距迎头4 m处。并不是压入式风筒口距离迎头越近除尘效果越明显，同样，也并非压入式风筒口距离迎头越远除尘效果越差，而是存在一个最佳距离。通过对比可以发现，压入式风筒口距迎头25 m，抽出式风筒口距迎头4 m时比其他距离条件下的除尘效果要好。综合以上分析，确定裴沟煤矿31051掘进工作面长压短抽通风除尘系统压入式风筒口距迎头的最佳距离为25 m，抽出式风筒口距迎头的最佳距离为4 m。

图1 抽风口后5 m处粉尘浓度随抽出式风筒口

4 结 论

(1)根据裴沟煤矿31051工作面实际情况，初步确定裴沟煤矿QY=1.2～1.3QC，其中压入风量为560 m3/min，抽出风量为460 m3/min，压入式风筒口距迎头的距离应大于20.6 m，抽出式风筒口距迎头的距离应小于6.2 m。

(2)对前抽后压通风除尘技术进行了现场试验，确定压入式风筒口距迎头的最佳距离为25 m，抽出式风筒口距迎头的最佳距离为4 m，此时的除尘效果最佳。

[1] 牛宝炉,陈颖兴,邱江海,等.古书院矿掘进工作面混合式通风除尘技术的试验研究[J].矿业安全与环保,2006,33(6):41-46.

[2] 任新峰.综掘工作面长压短抽式通风除尘技术研究[J].陕西煤炭,2013(4):17-19.

[3] 幸大学.掘进混合式通风合理抽压风筒口位置的探讨[J].矿业安全与环保,2005,32(4):25-27.

[4] 王 辉,蒋仲安,黄丽婷.掘进巷道中长压短抽式通风合理压抽比试验研究[J].辽宁工程技术大学学报：自然科学版,2011,30(4):168-171.

[5] 席立群,钟训红,娄元起,等.巷道掘进混合式通风及除尘效果实践[J].煤炭技术,2006,25(2):68-69.

[6] 刘荣华,王海桥,施式亮,等.压入式通风掘进工作面粉尘分布规律研究[J].煤炭学报,2002,27(3):233-236.

[7] 王维建.机掘工作面前抽后压混合式通风数值模拟与实验研究[D].湘潭:湖南科技大学,2012.

2014-10-17)

徐福建(1980—)，男，助理工程师，450000 河南省郑州市。