综掘面隔离式防尘压风降温移动站技术*

郭忠凯，王传兵，余国锋，程海燕，李琰庆，任 波，陈本良

(淮南矿业集团平安工程院公司，安徽 淮南 232001)

0 引言

矿井粉尘、高温等对井下工作人员的安全和身体健康危害极大，悬浮于矿井空气环境中的矿尘细微颗粒会对眼睛造成伤害，粉尘和有毒有害气体被人体吸入呼吸道后基本无法排出，使人体产生不同程度的病变。有关研究表明，颗粒度小于7 μm的矿尘，人体长期吸入后会造成肺部组织纤维化病变，使人体呼吸功能减弱甚至失去呼吸能力。研究又表明，矿井高温危害极大，工作面气温每增加1℃，矿井生产效率则会降低6%～8%，造成作业人员身体机能指标下降。

煤矿综掘工作面综掘机掘进切割作业时，产尘量最大、散热量最大、最剧烈，这是矿井生产最大的产尘源之一，也是瞬间峰值释放的时期。对于现在绝大多数采用压入式通风方式的综掘工作面，工作面综掘机附近20 m前后范围内能见度不足2 m。为此，很多矿井岩巷综掘工作面采用除尘风机降尘，煤巷工作面施工人员则多以佩戴防尘口罩进行防护，这虽然取得一定防尘降尘效果，但还不足以达到安全有效的水平。经常使用防尘口罩者知道，防尘口罩处在综掘机掘进切割的环境内一定时间后，佩戴者呼吸阻力会变大明显，防尘口罩使用一个作业班后，佩戴者会发现鼻腔内积存不少黑灰和脏污，防尘口罩内已集聚较多黑灰，可见除尘效果并不理想。另外，掘进工作面高温环境危害，特别是深部开采的矿井地热高温让人难以忍耐，以至出现身体不适，无法作业等，而现行的降温措施并不能达到理想效果。同时，综掘机切割扰动释放出的有毒有害气体也是不可避免的危害源，这些都极大地威胁着作业人员的人身安全和健康。因此，如果能提供一个让现场人员与综掘机切割时高尘高有害气体环境隔绝的干净的临时空间，使得人员既能不必离开工作面现场恶劣环境来回奔劳，又能供人员进入其内休息轮换，既改善了个体防护效果又提高了劳动生产效率，安全经济一体化效益和意义明显。

1 隔离式防尘压风降温可移动工作站模型原理与设计

1.1 原理及方法

煤矿压入式通风的综掘工作面，综掘机掘进切割时产尘量最大，散热量最大，时间段集中，强度大，对人体危害严重。在综掘机切割时，工作面作业人员除综掘机司机外，大部分施工人员此时不需要同步作业，有些矿工暴露在尘雾等环境中休息，有的需要在此恶劣环境中就餐，此时个体防护效果最差；那么，大部分不进行作业的人员和不必要的辅助作业人员，这段时间可以进入相对封闭隔离的无尘临时空间里暂避，避开矿尘产出和高温危害的峰值；通过压风管三通和连接管件实现对密闭环境的新鲜空气供给，通过直通出气口定量排气，产生干净凉爽的正压空气空间，避免作业人员在峰值时段直接暴露，这样做可以使得个体防护效果得到最大效果的提高。依据以上思路和原理，在综掘机掘进工作面设计组装一种隔离式防尘压风降温可移动工作站模型，具体规格尺寸根据实际需求制订，以实现点位式防尘和降温防护的效果。

1-隔离房；2-房门；3-供气口；4-排气口；5-固定板；6-安装孔

1.2 设计要求

隔离式防尘压风降温可移动工作站模型在地面加工，规格尺寸根据现场人员需求情况来定制。一般可按照2 m×1.8 m×0.7 m(长×高×宽)加工制作，材料规格为50 mm、5 mm(或3 mm)钢板等，使用50 mm角铁做框架，一面做门，其他5面使用5 mm(或3 mm)钢板焊实，要求关门后具有一定密封性，密封不漏气。工作站顶部焊制安装4个φ19 mm直通供气口，底部四周焊制安装6个φ25 mm直通出气口，帮部距离顶部200 mm的左右焊制4个φ19 mm直通作为备用供气口，工作站内直通进出气口均安装相应的可控球阀开关，便于控制气流量。

另外，为了增加工作站低温隔热功能，其四周根据需要加设保温层，用3 mm钢板焊制内留5 cm左右的夹层为宜，夹层焊设完毕向夹层内充填保温材料即可。隔离式防尘压风降温可移动工作站加工完毕后，为了保证现场安装的牢固性，工作站两侧和底部需焊制供固定(打锚杆)用的固定板，固定板为有孔10 mm厚钢板8块以上，底部最少4个，固定侧面左右各2个。

加工好的整体隔离式防尘压风降温可移动工作站模型，运输到工作面后，一般应安装在距离综掘机向外10～50 m的位置，或放置附近的巷道硐室内。隔离式防尘压风降温可移动工作站安装方式分为两种：一种是靠帮放置在巷道平整的底板上即可，不需要安装固定，随时可以挪移。另一种是固定式安装，固定板上打锚杆将其固定在巷道帮部、底板上，掘进施工一定距离后，拆除固定锚杆向掘进工作面拉近距离后再次打锚杆固定即可。使用矿用高压胶管，将工作站上部进气阀连接到压风管上，打开压风管三通开关、打开工作站内进气开关和出气口开关，工作站就能正常使用了，内部人员可以适当调节控制球阀，实现工作站内部气压稳定舒适。

2 功能作用

隔离式防尘压风降温可移动工作站模型使用压风供风，通过排气口在正压作用下排气，最终形成正压空间，进出气口控制阀可调，不用时可以全部关闭，进入隔绝空间内隔绝了矿尘，一定程度避开高温辐射环境，在综掘机切割施工的恶劣环境中，为工作人员提供一个较独立的安全干净的空间。

需要时，工作人员即可进入工作站临时躲避，避开矿尘产出和高温危害的峰值，减少其对人员的伤害。综掘机停止切割数分钟后，大量粉尘、有毒有害气体被局扇风吹走，温度有一定幅度降低，工作站内人员即可关闭控制阀出站，关闭工作站门外出作业。工作站还可充分利用，一些零星施工准备工作等可在其内部完成，尽可能把矿尘等对人体的危害减到最低，同时提高了劳动效率。

隔离式防尘压风降温可移动工作站模型使用的供气来源是压风内新鲜空气，一般压风温度低于工作面气温较多；工作站空间相对密封，较低温度的供风配合站内放置冰块等冷却辅助技术，能够使工作站形成比工作面温度低得多的小环境冷气室，对于防治掘进工作面高温危害作用比较明显。综掘机掘进工作面温度相对较高，尤其夏季高温时节，热伤害不容忽视；利用工作站，人员可以轮流进入短时休息，躲避危害、防止中暑。

隔离式防尘压风降温可移动工作站模型投入生产应用后，为解决深部开采掘进高温治理等问题提供了有效可行的技术思路。在一定程度上，为矿井深部开采高地热掘进，提供了一个新途径的可能性。

隔离式防尘压风降温可移动工作站模型底部、帮部设计固定板，固定板上预留固定孔，用以打锚杆固定安装。

隔离式防尘压风降温可移动工作站模型采用压风独立供给新鲜空气，加之其自身钢质结构特性，还可以改进作为“移动式避难硐室”在煤矿井下巷道内推广使用，在掘进工作面发生煤与瓦斯(二氧化碳)突出等突发事故时，作为距离最近、条件最好的避难室，能很大程度上降低人员伤亡率。

1-隔离房；2-房门；3-供气口；4-排气口；5-固定板；6-安装孔；7-锚杆；8-螺母

3 结语

国内外最新研究结果表明，矿井高温危害极大，随着矿井工作面地温的增加，生产效率会明显降低；而煤矿粉尘危害更大，井下粉尘是造成矿工尘肺病的根源；尘肺病是煤矿最常见，危害最严重的职业病，是矿井作业人员的梦魇。可见，搞好防尘、降温和防护工作是煤矿职业病防治的最重要的内容，对保护广大煤矿工人的职业健康具有重要意义。

综掘面隔离式防尘压风降温可移动工作站技术简单实用，利用几平方米钢板、几十米角铁，即可为综掘机掘进工作面建立一个有效的防尘压风降温工作站。在综掘机切割时高矿尘环境中，人员可以进入其内呼吸到等同于地面的新鲜空气；防尘压风降温工作站隔绝了矿尘及多种有害气体，避免瞬间摄入大量危害物的伤害，防尘压风降温工作站也是一个冷气室，在恶劣环境中提供了一个临时安全场所。该工作站简便并且可移动，易拆装，取材方便，经济实用。最大限度地提高劳动效率，比目前正在使用的煤矿井下防尘、煤矿工作面降温技术及设备成本低，而且实用性强，经矿井综掘工作面现场试用，效果很好，经济和社会效益明显，是一项值得推广的煤矿安全防护技术。