岩巷综掘工作面高效除尘系统的现场应用

上官昌培

（中煤能源新疆天山煤电有限责任公司，新疆 昌吉831200）

0 引 言

近年来，大量的劳动人口面临着职业病危害，其中尘肺病新病例占职业病报告比例较高[1,2]。同时随着煤矿产能的增大，岩石巷道断面随之增加，岩石综掘工作面会产生大量的粉尘，因此在岩石综掘工作面作业的人员，如果肺部吸入大量的矿尘会得尘肺病，或者粉尘阻塞人体毛眼，刺激眼睛，造成视力减退，造成呼吸道疾病的发生。众所周知，粉尘在特定浓度下具有爆炸危险性，对工作面的安全回采造成了危险，所以粉尘的防治对煤矿的安全开采至关重要。针对粉尘防治的特点，众多学者也开展了一系列的研究，泡沫降尘抑制剂、除尘风机等抽尘净化等技术[3-8]，目前采用单一降尘措施具有一定的局限性，应用于岩巷工作面后，除尘效果未能达到预期，粉尘浓度居高不下。

为此，针对粉尘的危害特点，通过了解综掘工作面粉尘产生的机理，以及粉尘的特性，不断摸索各种防尘手段，研究各种防尘技术的效果，通过综合防尘耦合研究，制定出掘进工作面高效除尘系统。在保障岩石综掘工作面煤矿的安全生产、人员安全等方面具有重要的技术、经济和社会效益。

1 岩巷工作面概况

东翼运输大巷巷道岩性为粗砂岩，粗砂岩：灰白色，粗砂状结构，厚层状构造，砂屑主要成分由石英、长石及岩屑组成，胶结物以钙质为主，致密、坚硬。巷道按正中线施工，中线距离左帮及右帮各2.2m。掘进断面为12.44m2，净断面为11.12m2。毛宽4.4m，净宽4.2m；毛高3.3m，净高3.1m，拱高2.2m，墙高1.1m。

2 掘进工作面高效除尘系统研究与应用

2.1 不采取降尘措施

为了研究不同降尘措施对粉尘浓度的影响，首先对不采取降尘措施时粉尘浓度进行测定。为了确保测定期间基本条件相似，便于数据的比较，风筒始终吊挂在巷道左帮距迎头8m 位置，综掘进炮头在巷道中心点掘进时测定。并统一布置测点，测点一，综掘机司机侧距巷道底板1.5m 位置，测点二，掘进工作面回风距巷道开门点10m 位置，采样时间5min，测尘设备：CCZ1000 直读测尘仪。

综掘机掘进期间不使用综掘机内外喷雾，不开启风流净化水幕，直接在原岩中掘进，在不采取降尘措施前，对综掘机司机侧和回风侧粉尘浓度进行测定，数据如图1 所示。综掘司机侧全尘平均浓度为944.4 mg/m3，呼尘平均浓度为400.5 mg/m3，回风侧全尘平均浓度为900.9 mg/m3，呼尘平均浓度为382.6 mg/m3。

图1 初始粉尘浓度测定数据图

2.2 综掘机内外喷雾降尘技术

根据《煤矿作业场所职业病危害防治规定》，掘进机内喷雾压力不得低于2MPa，外喷雾压力不得低于4MPa。内喷雾装置不能正常使用时，外喷雾压力不得低于8MPa；除尘器的呼吸性粉尘除尘效率不得低于90%。

东翼运输大巷水压经过测定4.2MPa，符合规定，并在距离迎头50m 处安设有风流净化水幕。测定时，综掘机开启内外喷雾，迎头50m 处风流净化水幕开启，采取综掘机内外喷雾后，检测点粉尘浓度如图2所示，综掘司机侧全尘平均浓度为719.3 mg/m3，呼尘平均浓度为325.7 mg/m3，回风侧全尘平均浓度为686.4mg/m3，呼尘平均浓度为310.8 mg/m3。

图2 粉尘浓度测定数据图

2.3 除尘风机降尘技术

东翼运输大巷配备KCS-250D 除尘风机，额定吸风量250m3/min，实测237m3/min。布置方式：除尘风机安设在距工作面40m 处（或将除尘风机蹲放在综掘机二运皮带上，此法适用性较强，工作量小）随掘进前移。除尘风机吸风口末端距工作面不大于5 米，压入式风机风筒末端超过除尘风机出风口8m，综掘机内外喷雾、风流净化水幕不开启。采取除尘风机降尘措施后，各检测点粉尘浓度如图3 所示，综掘司机侧全尘平均浓度为581.6 mg/m3，呼尘平均浓度为416.4 mg/m3，回风侧全尘平均浓度为217.7mg/m3，呼尘平均浓度为148.8 mg/m3。

图3 粉尘浓度测定数据图

为了提高除尘风机的除尘效率，在除尘风机边上的风筒位置安设泄压风筒，通过泄压装置使迎头风量控制在略大掘进断面需要的最低风量112m3/min 需求，将迎头风筒出风口风量控制在120m3/min。除尘风机开启口，需要将泄压风筒泄压的风流引流至除尘风机吸风口，促使综掘机司机处于新鲜风流中。除尘风机改进后，综掘司机侧全尘平均浓度为0.8 mg/m3，呼尘平均浓度为0.5 mg/m3，回风侧全尘平均浓度为88.2mg/m3，呼尘平均浓度为56.1 mg/m3。

图4 粉尘浓度测定数据图

2.4 泡沫除尘技术

东翼运输大巷使用的矿用泡沫降尘装置为KPZ-0.2/1.0 装置，如图5 所示。耗水量0.5 m3/h，耗气量80m3/h，泡沫量40 m3/h。采取泡沫除尘措施后，各检测点粉尘浓度如图3 所示综掘司机侧全尘平均浓度为235.7 mg/m3，呼尘平均浓度为128.2 mg/m3，回风侧全尘平均浓度为204.4mg/m3，呼尘平均浓度为121.5 mg/m3。

图5 泡沫降尘装置

图6 粉尘浓度测定数据图

2.5 综合降尘措施的应用

图7 粉尘浓度测定数据图

经过以上测定可知，任何单一的降尘措施，都不能满足《煤矿作业场所职业病危害防治规定》第四十条，井工煤矿在煤、岩层中钻孔，应当采取湿式作业。煤（岩）与瓦斯突出煤层或者软煤层中难以采取湿式钻孔时，可以采取干式钻孔，但必须采取除尘器捕尘、除尘，除尘器的呼吸性粉尘除尘效率不得低于90%的规定。必须将以上各种措施进行综合应用，方能确保除尘效果达到规定要求。

东翼运输大巷岩石掘进期间，开启内喷雾，风流净化水幕，配套使用泡沫降尘喷雾，开启改进型的除尘风机；各检测点粉尘浓度如图7 所示，综掘司机侧全尘平均浓度为0.8 mg/m3，呼尘平均浓度为0.5 mg/m3，回风侧全尘平均浓度为18.8mg/m3，呼尘平均浓度为15.2 mg/m3。

3 现场应用的效果检验

通过对现场采取不同降尘措施，通过对粉尘浓度测定结果比对；采用各种降尘措施后降尘效率的可依据下式进行计算，降尘率如表1 所示。

表1 降尘效果检测统计

式中：η 为降尘效率；C1为未采取措施时的粉尘浓度mg/m3；C2为采取措施时的粉尘浓度mg/m3。

由表1 可知，采取综合降尘措施后，全尘和呼尘降尘率均在95%以上，因此综合除尘系统具有较好的应用效果。

4 结 论

本文结合东翼运输大巷掘进实际情况，通过对掘进期间采取各种措施的粉尘浓度进行测定分析，得到以下结论：

任何一种单一防尘手段降尘率均达不到相关规定要求，尤其产尘量特别高的岩石综掘巷道需要综合联合进行应用方能解决降尘问题，采用综合防尘措施后，综掘进司机侧全尘降尘率99.9%，呼尘降尘率9 9.8%，回风侧全尘降尘率97.9%，呼尘降尘率96%，降尘效果较为显著，保障了煤矿的安全开采。