综掘工作面混合式通风及三级除尘治理粉尘技术

尹智鹏

（淄博矿业集团有限公司安全监察局，山东 淄博 255120）

以岱庄煤矿20601 综掘工作面为例，分析了目前采用的通风方式和掘进过程中的粉尘现状，提出了基于混合式通风及三级除尘原理的综掘工作面粉尘治理技术，取得了良好效果。

1 综掘工作面粉尘治理技术及应用现状

煤矿综掘工作面在掘进过程中采用的综合防尘措施有：湿式打眼、冲洗巷帮、掘进机采用内外喷雾、转载点设置喷雾、巷道内设置净化水幕、装煤（岩）洒水、煤层超前注水等。采用的除尘设备有水射流风机、除尘风机等。但在掘进机切割时，工作面采用压入式通风及上述综合防尘措施的情况下，粉尘超标现象仍十分严重。

目前岱庄煤矿20601 综掘工作面的通风方式为压入式，风筒出口距迎头的距离为5m，在掘进机掘进过程中产生大量粉尘，影响操作人员的身体健康，同时能见度降低，对安全带来不利影响。综掘工作面的降尘问题是急需解决的问题。

2 综掘工作面粉尘治理技术研究

2.1 综掘工作面粉尘治理难点及对策

该矿粉尘治理的难点主要是综掘工作面在掘进切割时产生大量粉尘。针对该问题首先考虑当综掘工作面产生的粉尘未吹散前，将粉尘集中收集起来，便于集中处理。同时，单一的除尘方法不能有效除尘，多种除尘方法集中使用，从而达到降尘的目的。

因此提出如下降尘方案：

（1）改变局部通风方式，由压入式改为长压短抽混合式通风，在粉尘未扩散前由抽出式风机将含尘气体收集起来进行处理。

（2）采用三级除尘原理进行除尘。含尘气体由配套风机通过风筒吸入除尘器，在除尘器箱体内由弯曲向下的流线型导风叶片作用下，使含尘气体直接冲击水面，使较大尘粒由于惯性作用落入水箱中，达到一级除尘的目的，称为水浴降尘；而较小尘粒随导向叶片形成的气流加速，通过弯曲通道时产生涡流，与激起的大量水滴、水雾充分碰撞，而被捕获沉降，达到二级降尘的目的，称水滴降尘；除尘器箱体内还设有脱水器，气流中的含尘水滴、水雾撞到脱水器后形成水膜，然后经脱水器脱掉排到巷道内，达到三级净化除尘的作用，称为水膜降尘。

2.2 综掘工作面粉尘处理装置的选择

（1）20601 综掘工作面概况

该工作面20601 皮带顺槽设计长度约为800m（平距），巷道断面为10.5m2（宽4.2m、高2.5m），采用锚网索支护。掘进机型号为EBZ230 型悬臂式全岩掘进机，截割功率230kW，最大可掘高度4.8m，最大可掘宽度6.3m，适应巷道坡度±18°。风机采用FBD №5.3/2×11kW 对旋式风机，压入风量350～210m3/min（到工作面风量），效率86%，风筒直径Φ600mm，供风长度约860m。

（2）湿式除尘装置配套选择及安装

① 除尘装置的选择

20601 皮带顺槽工作面的最小需要风量10.5×0.25×60=157.5m3/min。湿式除尘装置风量如表1 所示。

表1 湿式除尘装置型号参数表

由 此 可 知， 应 选 择 一 台 型 号 为FBDCNO5.6/2×11KSWS 的抽出式风机，除尘装置的负压风筒直径为600mm×5000mm 钢性风筒。

② 除尘装置的安装

该除尘装置安装在该巷道行人道的一侧（距迎头约40m 处）。

通风方式采用长压短抽的通风方式，即除尘风机距迎头不超过60m，除尘装置随掘进机的推进向前移动，压入式风筒末端出风口距工作面迎头20～30m，且压入式风筒末端出风口要超过除尘风机并保持10m 以上距离。负压风筒布置在压入式风筒的另一侧，其进风口距工作面约3～5m。

3 综掘工作面粉尘治理技术应用效果

测尘人员按图1 所示测点布置，并对其粉尘浓度进行了测定，确定综掘工作面粉尘治理技术研究使用前的粉尘状况。结果如表2 所示。

图1 20601 综掘工作面除尘装置安装及测点布置示意图

表2 普通综合防尘措施下的粉尘浓度变化表

采用混合式通风及三级除尘原理对20601 综掘工作面粉尘进行治理，在该区域改变局部通风方式，由压入式改为长压短抽混合式通风，安装除尘装置，采用三级除尘原理对含尘气体进行除尘。为了确定采用综掘工作面粉尘治理新技术后的粉尘状况，测尘人员于当月3、11、15 日对20601 综掘工作面的粉尘浓度随机进行了测定。图2 为防治前后各测点总粉尘浓度变化。

图2 防治前后各测点总粉尘浓度变化

由图2 可知，在综掘工作面粉尘治理技术运用之前，各测点总粉尘浓度普遍较高。其中掘进司机A 点距迎头8m 处为粉尘严重区域，在三天的测定中A 点最低浓度为272.5mg/m3，最高接近347.25mg/m3。在实施防治措施之后，各测点粉尘得到有效遏制，A 点粉尘浓度最小为11.0mg/m3，有效防治了总粉尘的扩散。

表3 防治前后各测点呼吸性粉尘浓度变化（mg/m3）

呼吸性粉尘浓度变化如表3 所示，掘进司机A点距迎头8m、掘进机后B 点距迎头13m、转载机头C 点距迎头22m、除尘器后D 点距迎头80m，这四个测点呼吸性粉尘浓度依次下降，但浓度最大值仍达到208.75mg/m3，威胁井下工人生命安全。在防治后最大粉尘浓度下降为14.17mg/m3，各测点呼吸性粉尘浓度均达到安全范围，掘进机切割时，工作面产生的粉尘得到有效治理。

4 使用除尘风机的安全注意事项

（1）风机位置及风筒的选用

压入式风机风筒采用Ф600×10000mm 柔性风筒，风筒吊挂在巷道非行人侧（随掘随接），风筒末端出风口距工作面迎头20～30m，且出风口要超过除尘风机并保持10m 以上距离，同时要保证压入式风筒口至除尘装置吸尘口的巷道最低风速0.15m/s。

除尘风机安装在掘进工作面行人侧或皮带机尾上，风筒采用Ф600 ×5000mm刚性风筒，风筒口（吸风口）距迎头不大于5m。除尘风机距迎头距离一般不超过60m，且负压风筒进风口的吸入风量应大于压入式风筒出口风量。

（2）除尘风机使用的其他注意事项

当掘进机掘进时采用长压短抽混合式通风，其他工序采用压入式通风。在除尘装置运行前，先接通供水喷雾系统，检查喷雾是否正常，对除尘装置进行排污换水。除尘风机在启动2min 后，应注意观察除尘器脱水是否正常，严禁无水使用。在使用除尘风机供风时，柔性风筒也要提前吊挂好，只是把柔性风筒出风口与里面风筒断开，当除尘风机出事故后或掘进施工完成后，能够及时把柔性风筒接到迎头，保证正常通风。除尘装置要随着掘进机掘进进尺及时前移。

5 结论

（1）采用混合式通风及三级除尘原理对20601综掘工作面粉尘进行治理，掘进机掘进过程中产生的大量粉尘，得到了有效控制和治理，能见度得到了提高，作业环境明显改善，保护了操作人员的身体健康。该技术实施后，每月进尺可提高50m，年增加效益36 万元，经济效益与社会效益显著。

（2）压入式风筒出风口距迎头20m，负压风筒吸风口距迎头5m 为最佳位置，可减少粉尘扩散范围，有效捕捉粉尘，降尘效率最高。负压风筒吸风口距迎头小于4m 时，尘源产生的粉尘也不能被有效捕捉。压入式风筒出口距迎头23m，负压风筒进风口距迎头5m，除尘效果较好，总粉尘除尘效率98.3%，呼吸性粉尘除尘效率为98.3%。

（3）掘进机掘进速度的快慢与降尘浓度的大小有关，作业速度过快，产生的大量粉尘不能被有效及时捕捉，进入负压风筒的吸风口后方的巷道风流中。同时，除尘效果与压入式风筒出口风量和负压风筒进风口的吸入风量有关，根据测风和测尘结果及时移设除尘装置。