煤巷综掘工作面附壁风筒封闭式除尘系统应用

2020-03-03田钰龙

江西煤炭科技 2020年1期

田钰龙

（山西焦煤集团投资公司介休正益煤业有限责任公司，山西晋中 032000）

1 概述

山西介休正益煤业一采区轨道巷距回风立井以东393 m，底板标高约为+850～+1000 m，盖山厚度239～542 m。该巷道属于矿井准备巷道，沿11#煤层顶板掘进，巷道断面为矩形，净宽3 m，净高2.6 m，设计长度368 m，服务年限5年。

11#煤层厚度2.6～3 m，平均2.8 m，煤层倾角7°～16°，平均12°，煤层硬度f=1，煤层节理、层理均较发育。11#煤层具有爆炸危险性，煤自燃倾向性等级为Ⅱ级（自燃）。煤层顶板主要为泥岩，煤层直接底为石灰岩，基本底为泥岩，顶底板岩性特征见表1。

轨道巷施工时，综掘机破煤过程中产生的大量粉尘飞扬、扩散于巷道中。采用长压短抽式通风方式及粉尘控制措施效果不理想，不仅延误了掘进工作面推进速度，而且影响现场施工人员的健康。由于煤尘具有爆炸危险性，如果不进行及时、有效处理，将带来巨大安全隐患。通过采用附壁风筒封闭除尘系统取得了良好效果。

表1 煤层顶底板特征

2 附壁风筒封闭除尘系统

2.1 设备布置

附壁风筒封闭式除尘系统由湿式振弦除尘风机、抽出高强负压风筒、附壁风筒、风机移动小车、金属丝消音器等组成。除尘系统设备布置见图1。

图1 附壁风筒封闭式除尘系统设备布置

2.2 除尘原理

附壁风筒依据风流附壁效应原理，将原先掘进工作面压入式通风的轴向风流改变为沿掘进巷道帮壁的旋转风流，使之能够以一定速度流向巷道围壁及整个巷道断面，形成一堵风墙，并在吸尘器吸入气流产生的轴向速度影响作用下，形成一股螺旋线状气流，从而在掘进机司机工作区域前方建立起一道能够阻挡掘进工作面粉尘向外飞扬、扩散的空气屏障，封闭掘进机破煤时产生的粉尘。这样一来，含尘气流经吸尘风筒吸入除尘器中，通过净化排出，途中未有风流外露，从而能有效提高掘进工作面的防尘及除尘效果。

除尘装置应用湿式正弦除尘、旋转吸风及附壁风筒控风屏障原理，对井下掘进工作面及其它产尘地点的粉尘进行抽出、净化，一定程度上消除空气中流通的有毒、有害气体，保障工作人员的健康及工作面生产安全。

此除尘系统在掘进工作推进时，工作面的通风系统为长压短抽的混合通风方式。

3 应用效果

为了验证封闭式除尘技术的应用效果，在轨道巷掘进工作面布置附壁风筒封闭式除尘系统，对工作面粉尘浓度及通风情况进行测试。通风参数测点布置见图2，测试结果见表2、表3及图3、图4。

图2 局部通风机通风参数测点布置图（1-4为测点）

表2 压入式局部通风参数测定结果

表3 抽出式局部通风参数测定结果

由表2可知，在不同断面监测结果均较稳定。其中C-C断面处风速稳定在23～24 m/min，就其风速大小来说，在抽出式除尘分机的作用下，压入风量绝大部分可从掘进工作面抽出，从而减小掘进面粉尘浓度。此外，由表3可知，抽出式除尘机出风口断面及重合段风速也相对较稳定。

图3 掘进工作面全尘浓度监测对比

图4 掘进工作面呼尘浓度监测对比

由图3及图4可知，粉尘浓度在除尘设施开启与未开启时对比效果相当明显，且掘进巷道各地点粉尘浓度监测结果一目了然。其中，掘进工作面粉尘浓度最高，掘进机司机工作点次之。当掘进巷道不采取任何除尘设施时，掘进工作面全尘浓度及呼吸性粉尘浓度分别达到1189 mg/m3、380 mg/m3；当除尘设施全部开启时，各地点粉尘浓度明显降低，其中掘进机司机作业点全尘浓度下降了98.7%，呼吸性粉尘浓度下降了98.2%。