炮掘工作面防尘技术的改进研究

2018-09-21李伟

山东煤炭科技 2018年9期

李伟

(大同煤矿集团宏泰矿山工程建设有限责任公司，山西大同 037003)

同家梁矿21201工作面高抽巷服务于21201工作面，用途为瓦斯抽放专用巷道。巷道沿4#煤层顶板施工，采用光面爆破掘进方式，出矸方式为履带式挖掘装载机→二部皮带→一部皮带→盘区皮带→主皮带→地面洗煤厂，每循环完成进尺2.5～3m。通过对工作面粉尘检测分析，原有除尘系统及防尘措施效果不佳，需对原有的防尘方案和措施进行改进，提出新的方案和技术措施。

1 21201工作面原有除尘系统及防尘措施

1.1 主要防尘措施

21201高抽巷掘进工作面采取以下降尘措施：

（1）抑制尘源。采取湿式打眼，爆破用水炮泥，爆破前后冲洗岩帮。

（2）通风降尘。加强风机和风筒的管理，适时调整风量和风速，冲淡和排除有害气体及浮游粉尘。

（3）设置捕尘幕网及喷雾。

（4）设置装载喷雾装置及转载点喷雾装置。履带式挖掘装载机卸载点上方及胶带转载点处安装喷雾装置，喷头距卸载点的距离在300～500mm范围内，出煤时正常开启喷雾降尘，出煤完毕后关闭。

（5）巷道周边抑尘。在巷道周边定时喷洒黏尘剂来抑尘，定期冲洗巷道。将沉积的煤尘充分湿润，使其失去飞扬性，以防止粉尘再次飞扬，污染风流。

1.2 防尘效果测试及分析

采用滤膜法对21201高抽巷掘进工作面进行粉尘浓度分布及呼吸性粉尘的实际测定。由巷道迎头向外沿程布置采样点，对爆破后出矸期间巷道迎头至1#胶带转载点前后处的粉尘浓度进行测试，每个采样点测试三组数据，再取平均值来进行记录和分析。

由检测结果分析得出：

（1）爆破后粉尘浓度的最大值并不是出现在尘源附近，而是在风流下方10m之内，20m之后粉尘浓度才开始大幅降低，40m之后趋于平稳。

（2）转载点后煤尘浓度增大，维持在100mg/m3以上。随着逐渐远离转载点，全尘浓度下降到20～100mg/m3左右，呼尘浓度基本维持在10mg/m3左右。

（3）通过耙矸机自身携带的喷雾装置及转载点的喷雾降尘后，虽然巷道粉尘浓度下降40%～60%，但是全尘浓度仍然较高，由此可见喷雾系统的降尘效果差。分析原因发现挖掘式装载机自带喷雾有诸多缺点，水压小，产尘范围大，雾化范围小，回旋水雾影响降尘。水质较差经常导致喷雾喷嘴发生堵塞，更多的煤粉进入喷嘴，堵塞越来越严重，导致喷雾彻底失效，造成降尘效果不理想。

2 防尘技术措施改进

2.1 改进措施

基于上述分析结果，现对巷道防尘方式做如下调整和改进：

（1）采用螺旋牙水芯喷嘴配套高压雾化泵，主要特征参数如表1所示。喷嘴剖面及示意图如图1所示。在挖掘式装载机上方安装两套、在胶带转载点处安装一套功率均为4kW的高压降尘系统，每套高压降尘系统带1组喷嘴，每组有4个孔径1mm的喷嘴。高压降尘系统的启动和停止采用粉尘传感器加开停传感器控制。回风巷安装一台粉尘传感器和一套综合自动控制系统，具有粉尘监测传输功能，高压水雾控制功能。

表1 喷嘴特征参数表

图1 螺旋牙水芯喷嘴剖面及外观图

（2）爆破时产生的粉尘约占粉尘总量的70%，矸石通过胶带转载点时产生的粉尘约占粉尘总量的20%，采用高压撞击的原理捕获粉尘，安装喷头距尘源的距离在喷雾射程范围内，能够克服回旋风的影响，使得绝大多数水粒在煤壁上均匀附着。当喷雾压力高于10MPa时，雾化粒度在150～200μm，流量约40L/min，开启下喷头组，利用水雾作为载体，包裹尘源区域，能够有效降低粉尘70%。

2.2 高压喷雾防尘措施实施后降尘效果分析

在掘进巷道内布置好高压喷雾降尘系统后，把测点布置在耙矸机后1#转载点后5m位置处（如图2所示），对高压降尘方案实施前、后巷道粉尘浓度进行定点监测，共测全尘6次，呼吸性粉尘6次。监测数据见表2所示。

图2 粉尘采样点布置图

表2 改进方案实施前后粉尘浓度（mg/m3）

由监测数据可知，高压喷雾降尘系统的降尘效果比原有喷雾系统的降尘效果显著提高，而且转载点喷雾的雾化效果好，基本形成包围转载点和辐射巷道断面的旋转水雾。雾体的速度高、密度大，其形成的阻尘雾柱在使用井下静压水的情况下，仍然能保证优良的雾化效果，因为选定的喷射角度合适，使得雾体基本在2m处开始覆盖断面，并能保证5m左右的雾柱，达到很好的降尘效果。方案实施前后除尘效果对比见表3。