钻孔综合除尘器的研究与应用

杜海军

摘要：针对风力排渣易产生大量粉尘和钻屑喷出伤人的缺点，采用钻孔綜合除尘器对孔内排出的钻屑进行约束和湿润，达到降尘和提高安全性的目的。

关键词：钻孔综合除尘器;降尘;消尘;节水减排

技术背景

为增加钻孔深度，选择何种方式排除钻进时产生的钻屑至关重要，目前常用的排渣方式有：水力排渣、风力排渣、泡沫排渣。对于施工瓦斯抽放钻孔，优先选用风力排渣，其优点是适应性强，缺点是产生大量粉尘。孔口高速喷出的钻屑威胁作业人员的安全，排出的钻屑在孔口附近堆积面积，不易清理，钻孔综合除尘器的作用是将孔内排出的钻屑集中喷雾湿润除尘、降尘、约束钻屑排出路径。

技术方案

用于将钻进时产生的钻屑集中消尘并引排至指定地点设计了钻孔综合除尘器主体结构，该结构同时防止了喷孔伤人事故。（图1钻孔综合除尘器主视图）

技术原理：

选择与钻孔综合除尘器集尘管相同（或略大于）直径的的钻头在煤（岩）中开孔后安设钻孔综合除尘器后，安好接通喷雾水，启动钻机正常钻进，孔内的钻屑进入钻孔综合除尘器，在经过消尘管时，被高速喷出的水雾湿润达到除尘降尘效果，被湿润的钻屑沿钻孔综合除尘器出口进入输渣软管排到指定地点。

防止钻孔综合除尘器与钻杆间隙处摩擦热源引起瓦斯、煤尘燃烧（爆炸）事故设计了负压密封结构。

技术原理：

a.消尘管中高速气流在负压导管口处断面缩小，根据流体力学原理，在负压导管口产生负压，同时高速喷出的水雾也在负压导管口产生负压，使负压密封腔内压力低于钻孔综合除尘器外部大气压，钻孔综合除尘器外部的空气将通过钻杆与钻孔综合除尘器的间隙进入负压密封腔，沿负压导管进入消尘管排到出口。

b.钻孔内排出部分钻屑和富含瓦斯气体在惯性的作用下进入负压腔，在负压的作用下，沿负压导管进入消尘管排到出口，这样防止了钻杆与钻孔综合除尘器之间泄露，同时避免了摩擦热引起瓦斯事故的隐患。

现场运用

消尘、降尘作用

大宝顶煤矿在施工2115–33、2115–34、21151、4321–36、4321–31、4321–33等工作面瓦斯抽放钻孔和煤层注水钻孔时，采用在孔口设置喷雾和巷道设置全断面喷雾，作业时，两组喷雾同时打开，在作业地点下风流中3～20m范围内，过往人员眼睛干涩，可视距离不超过5m。每班施工完后，作业地点下风流有明显的粉尘堆积。在施工4321–33回风巷、4321–35运输巷抽放钻孔、2221–33回风巷施工瓦斯检测钻孔时使用了该装置，钻孔施工地点及下风流中的粉尘明显下降，可以正常进行其他作业。

钻屑约束作用

在施工4321–31回风巷抽放钻孔时，因遇煤层中瓦斯压力大，施工途中孔内垮塌，造成钻孔内的压力增大，在处理过程中钻孔内喷出的钻屑将1人右额打伤，1人眼内、耳内进煤屑;在施工4321–33运输巷时，孔内瓦斯涌出较大，出现局部垮塌，造成堵孔，处理过程中高压气体携带钻屑将1人手背打伤。自使用钻孔综合除尘器后，钻屑排出方向改变，未发生同类伤人事故。

在钻孔综合除尘器排渣口安设软管，让孔内排出的钻屑顺管道排至矿车内或指定地点。

节水减排作用

使用钻孔综合除尘器前，钻孔孔口和巷道内需各设置一组喷雾，作业时每组喷雾耗水量约为0.5m3/h左右，部分钻屑被喷雾水携带流至巷道最低处沉积，填满水仓，堵塞水泵。使用除尘装置后，孔口喷雾及巷道全断面喷雾取消不用，利用钻机冷却水接入钻孔综合除尘器，耗水量约为0.1m3/h左右。

结论

钻孔综合除尘器是煤矿井下瓦斯抽放钻孔和地测探孔一种附属装置，其结构简单、使用方便、安全可靠。是一种能够防止钻屑高速喷出孔口伤人，又能对钻屑进行除尘、降尘并减少污水排放的装置，适合煤矿井下各种钻孔施工。