朱家峁煤矿半煤岩巷道粉尘治理技术设计

孔磊 徐元忠

摘要：为了改善劳动作业环境卫生条件，保护作业人员的身体健康，减少职业病的发生，对掘进工作面生产过程中产生的粉尘进行治理。采用长压短抽通风除尘技术对综掘工作面粉尘进行治理。

关键词：粉尘治理  长压短抽系统  设计

分类号：TD714.4

为了改善煤矿井下掘进工作面劳动作业环境卫生条件，保护作业人员的身体健康，减少职业病的发生，朱家峁煤矿决定在1307回风巷对掘进工作面生产过程中产生的粉尘进行治理。

1 掘进工作面概况

1307回风巷位于一盘区，北部为1305工作面采空区，东部为一盘区集中大巷保护煤柱及榆49-7气井保护煤柱，西部为输气管线保护煤柱，南部为石炭区（暂无采掘活动）。掘进区域煤层厚度为1.45～2.70m，平均厚度为1.80m，为稳定煤层，结构简单，煤岩层倾角1°。矿井为低瓦斯矿井，瓦斯绝对涌出量0.09m3/min。3号煤层煤尘具有爆炸性，爆炸指数为41.39～52.49%;3煤自然发火倾向为Ⅱ类自燃煤层;煤层自然发火期为46天。

1307回风巷布置在3煤中，巷道断面为矩形，掘进宽度5.4m、高2.9m，设计断面15.66m2，巷道设计掘进长度为2486m。采用EBZ-200悬臂式掘进机截割落煤，全断面一次性截割掘进沿顶板进行掘进，机尾跟随桥式转载机，长约15.6m。巷道采用吊环吊挂前探梁作为临时支护，每个循环最大可推进3m，永久支护为锚网支护。

掘进工作面选用两台FBD№6.3/2×30型防爆对旋式局部扇风机（1用1备），风筒选用Ф800mm的风筒，最长供风距离为2600m，末端供风量为314 m³/min左右（巷道口测风站）。

工作面采用Φ89mm钢管供水，供水管供水压力2.3Mp。

据现场观察，巷道成型较好，顶板及两帮比较平整。沿工作面，综掘机司机位于综掘机左侧，供风风筒位于巷道左侧，运输皮带位于巷道右侧，距右帮1.0m，供风风筒出口距离迎头小于10m。综掘机截割部布置有外喷雾，掘进机转载点、二运转载点设置转载喷雾，二运后距工作面50m内，设置两道风水全断面喷雾。

朱家峁煤矿1307回风巷综掘工作面粉尘来源，主要是由综掘机截割滚筒割煤、岩时产生的粉尘。此外，而且掘进工作面为半煤岩巷，呼吸性粉尘占比高，粉尘的危害性更为严重。由于综掘机内外喷雾及全断面喷雾覆盖范围有限等原因，降尘效率较低，在工作面供风压力的影响下，粉尘向工作面空间外扩散，严重污染司机其后方人员的作业环境，是综掘工作面粉尘职业危害的主要根源。

2 总体治理设计思路

工作面供风风筒出口直接吹向迎头，风速较高，风流在迎头的阻挡下，向四周扩散、运动，吹扬起大部分粉尘，尤其时在截割岩石时，产生的高浓度岩尘在风流作用下迅速扩散弥漫至整个作业空间，同时，由于掘进机等设备的阻挡，导致工作面风流流场紊乱，粉尘不易被有效控制，治理难度加大。

针对此种现象，拟采用长压短抽通风除尘技术对综掘工作面粉尘进行治理。首先采用附壁风筒控制工作面无序风流，阻止风流携带高浓度粉尘从工作面迎头向外扩散;再采用与工作面风量相匹配的湿式过滤除尘风机，将工作面高浓度粉尘通过负压风筒抽入除尘风机，经除尘风机净化处理后排出。

3 长压短抽通风除尘技术

3.1 技术原理

根据朱家峁煤矿1307回风巷综掘工作面掘进的尘源情况，拟采用柔性附壁风筒控尘与湿式过滤除尘器组成的长压短抽通风除尘技术对综掘工作面粉尘进行治理。在掘进正压供风风筒的出口加柔性附壁风筒，将正压供风分为轴向出风和径向出风，通过调节轴、径向出风口的大小调节送入掘进面迎头及掘进机后方的风量，并通过除尘风机的抽吸作用，使径向出风压向工作面，控制掘进机截割产生的粉尘不向外扩散，并通过除尘器的刚性负压风筒，在除尘器的负压作用下将掘进机截割产生的粉尘抽入到除尘器，经过喷雾、过滤、脱水、脱尘，使含尘空气得到净化处理。系统如图1所示。

3.2 系统组成

综掘工作面长压短抽通风除尘系统主要由控风控尘系统与综掘面高效抽尘净化系统两大部分组成。其中，控风控尘系统主要由附壁风筒、整流风筒组成;综掘面高效抽尘净化系统主要由湿式过滤除尘器、组合式吸尘罩、负压风筒、风筒支撑架、承载小车以及各连接管路、配件等组成，系统如图2所示。

3.3 控风控尘系统

控风控尘系统主要由附壁风筒、整流风筒组成，其中起主要作用的是附壁风筒。附壁风筒安装于正压供风风筒末端，径向出风口处于长压短抽除尘系统的吸尘口与除尘风机出风口之间。为了保证供风风筒末端距迎头不大于10m，在附壁风筒的末端必要时加装整流风筒。

柔性附壁风筒控风装置采用煤矿用风筒涂覆布加工，在5m长Φ800mm的柔性风筒上沿轴向布置6个中心间距0.6m、Φ300mm斜向上30°的径向出风口，并在径向出风口及轴向出风口外设置调节绳，调节出风口的大小，以达到调节风量的目的。

3.4 掘进工作面高效抽尘净化系统

掘进工作面高效抽尘净化系统主要由除尘器、组合式吸尘罩、负压风筒、风筒支撑架、承载小车以及各连接管路、配件等组成，如图2所示。

3.4.1 除尘器选型

1307回风巷掘进工作面选用两台FBDN06.3/2*30型防爆对旋式局部扇风机（1用1备），风筒选用Ф800mm的风筒，最长供风距离为2600 m，末端供风量为314 m³/min左右，本巷道为半煤岩巷，為提高对掘进机截割岩石时粉尘的控制及降尘效果，除尘器型号选择KCS-550D-Ⅱ型除尘器。该除尘器通过配套风机和过滤网捕捉粉尘，再结合高效波纹板脱水，达到高效除尘的效果。该除尘器具备除尘效率高、脱水效果好、噪音小、维护量小等特点。

KCS-550D-Ⅱ型湿式过滤除尘器主要技术参数，见表1。

3.4.2除尘器的安装连接方式及配套

除尘器采用机尾跟随式配套（除尘器行走的3节拖拉轨道），如图2所示。除尘器通过专用承载小车置于桥式转载机机尾轨道上，承载小车与二运转载机行走轮通过刚性连杆连接成一体，除尘器与掘进机同时移动，除尘器与吸尘罩采用耐负压橡胶负压风筒连接。除尘器电机功率为2×30KW，电压等级660/1140VAC。除尘器喷雾水量为26 L/min，供水水压0.5～5MPa。

3.4.3 二运负压风筒

在组合式吸尘罩与除尘器间采用负压风筒进行连接，为减少对现场生产的影响，负压风筒设计布置在二运桥架上方，采用固定在桥架上的风筒支撑架支撑（过煤高度350mm）。在二运转载及掘进机转载位置，由于存在前后左右错动，采用耐负压橡胶风筒（图2）进行连接，耐负压橡胶风筒与刚性负压风筒通过变接头进行连接。

3.4.4组合式吸尘罩设计与配套

1307掘进工作面采用EBZ-200悬臂式掘进机，为提高长压短抽通风除尘系统对粉尘的收集效率，依据集尘装置应尽量靠近尘源点的原则，结合迎头风流流场（粉尘扩散主要通道）和掘进机的结构尺寸，采用组合式吸尘罩进行高效吸尘。

（1）吸尘罩布置位置

根据长压短抽通风除尘系统形成的风流场规律可知，综掘面迎头产生的粉尘在控尘风流的控制下，大部分聚集在掘进机前方及巷道右侧，因此，根据现场调研，将吸尘罩布置在综掘机机面右侧。

（2）吸尘罩结构设计

根据现场使用的EBZ-200型综掘机的机面配套条件，同时，考虑到系统阻力，设计专用吸尘罩，吸尘罩宽度约1200mm，高度约350mm，在吸尘罩正面及右侧开口。

粉尘经吸尘罩、负压风筒运移至除尘器内，并通过除尘、脱水、降噪后排至巷道，本抽尘净化系统从根源上消除了巷道内粉尘，从而改善工作面作业环境。

4 安全保证技术措施

本技术设计是针对朱家峁煤矿掘进工作面目前的生产工艺而制定，项目的意义在于有效降低煤矿井下的粉尘浓度，改善作业工人劳动卫生条件，防止尘肺病的发生，本身就具有十分显著的环保意义。所采用的工艺不会带来二次污染，因而符合国家有关环境保护和劳动卫生法规及标准的要求。

本设计井下所采用的设备都具有相关的安全防护措施，凡煤矿安全标志办公室要求按安全标志管理的设备均具有安全标志准用证，能够保证设备在煤矿井下的安全使用，符合相关的安全法律、法规、标准的要求，因而不存在安全隐患。

参考文献：

[1]徐晨如，等. 半煤岩综掘工作面粉尘综合治理技术的应用[J]. 煤矿现代化，2010，（ 06） ： 61 - 62. [2]王政宏.综掘工作面粉尘治理技术发展现状及趋势[J].煤矿机械，2012，（ 06） ： 19 - 20.

作者簡介：孔磊（1974—） 男 山东济宁人 本科  高级工程师 从事煤矿机电防尘设备管理工作。

1889501186262