浅谈掘进工作面防尘技术

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　　【摘要】粉尘是煤矿生产中的主要危害之一，本文介绍了一种新型除尘器及其配套的防尘措施控制掘进工作面粉尘的实践。在生产实践中通过采取该措施，综合机械化掘进工作面的粉尘浓度得到大幅度降低，给操作人员创造力良好的工作环境。
　　【关键词】煤尘；综掘工作面；除尘器
　　1、工作面简介
　　T3284工作面为综合机械化掘进工作面，位于矿井十二水平铁三区，为8煤层掘进工作面，煤层结构复杂，中间含有少量灰白色黄铁矿结核，煤层底板稳定性较好，煤层厚度2.5~3.2米，平均厚度2.84米，煤层倾角为7~12o。工作面瓦斯绝对涌出量为1.26m3/min，煤尘有爆炸危险性，煤尘爆炸指数为33.13%，巷道支护形式为锚网支护。矩形断面，面积为4500mm×2800mm，掘进方式为采用掘进机落煤，沿顶板施工，皮带运煤。
　　2、采取的主要防尘措施
　　2.1，内外喷雾装置的使用
　　喷雾降尘是利用喷嘴把压力水高度扩散，雾化成水幕、雾化水碰撞拦截，凝成较大尘粒使其沉降，并具有冲淡瓦斯、冷却截齿、湿润煤壁和防止割火花的作用。由于内喷雾喷嘴安装在滚筒叶片上，将水从滚筒里向截齿喷射，其降尘效果较好，耗水量少，但喷嘴容易堵塞和损坏，井下应用效果不好。外喷雾喷嘴距离尘源较远，其供水系统的密封和维护比较容易，但其降尘效果取决于掘进机的截割头周围是否能形成均匀的喷雾水幕，以阻止粉尘向截割头以外的巷道扩散，而均匀水幕的形成主要取决于喷嘴喷雾射流的质量及喷嘴的安装方式。
　　本次选用了重庆分院研制的SD304、SD502两种型号的喷嘴作为掘进机外喷雾使用的喷嘴，其喷雾性能将4个SD304型、2个SD502型喷嘴布置在掘进机外喷雾架上。外喷雾架分主架、副架，6个喷嘴所喷出的雾流，在掘进工作面形成水幕网。把截割的煤全部罩住，减少煤尘的飞扬。
　　2.2转载点喷雾
　　目前皮带转载点除尘，广泛采用喷雾洒水，为防止粉尘还未被充分湿润就被风流带走，该掘进工作面所有转载点均安设了喷雾装置。
　　2.3、巷道周壁抑尘
　　为了防止沉积于巷道周壁的粉尘再次飞扬，污染风流，采用在巷道周壁喷洒粘尘剂来抑尘，它的基本原理是将沉积煤尘彻底湿润，并使其失去飞扬性。由于一般水分容易蒸发，所以在粘尘剂中主要添加了吸水性很强的盐类溶剂，但是单独使用这种盐溶液时往往不能充分湿润煤尘，因此，在粘尘剂中还添加了表面活性剂物质。粘尘剂可以持续湿润由井下空气带来的、不断沉积于巷帮和底板的煤尘，随着粘尘量的不断增加，粘尘剂需要不断吸收空气中的水分。但当煤尘过量沉积，致使粘尘剂不能在保持流体状态时，就会失去湿润能力，这样需重新喷洒粘尘剂。
　　2.4、除尘器的使用
　　2.4.1、除尘器的除尘机理
　　由于该种自激式水浴水膜除尘器用来捕集气流中的粉尘主要分两个阶段来实现。第一阶段在进风入水段弯曲通道内依靠离心力（或惯性力）来捕集较粗尘粒；第二阶段是气流冲击水面依靠水浴水膜来捕集较细尘粒，气流中的尘粒与液面和雾化液滴之间产生惯性碰撞、截留、扩散等作用。总之，这种除尘器具有水浴、水滴、离心力产生的水膜等三种除尘功能，因而可以得到较高的除尘效率。
　　2.4.2、通风除尘系统的确定
　　合理的通风除尘系统，应能够有效的控制掘进机产生的粉尘，并把汗尘空气吸入除尘器中加以净化，以提高除尘效率。经比较采用长压短抽通风除尘系统，这种通风除尘系统管理，维护比较简单，并能有效排除瓦斯的积聚和滞留，实现粉尘的就地净化，避免粉尘在风筒中沉积和积水。工作面风量由压入式局部通风机供给，通过配风器调节风量，保证抽入除尘器的风量大于工作面的实际风量，使工作面风流中高浓度的粉尘全部抽入除尘器进行清除，除尘后的净化风流由配套风机拍到巷道。
　　2.4.3、压入式风筒口距机掘工作面的距离
　　若压入式风筒口距机掘工作面的距离小，掘进工作面产生的粉尘容易被带出工作面；若压入式风筒口距机掘工作面距离过大，则排尘风速过小，不易形成吹吸系统，对收尘不利。根据理论分析和实践经验，压入式通风风筒出风口到机掘工作面的距离L压可以用公式计算：L压≤（4~5）S，m 式中：S―掘进巷道的断面积，m2。
　　由于本掘进巷道的断面积为902m2，则L压≤12.12~15.17m，故掘进过程中压入式风筒出风口距工作面的距离应小于14m。
　　除尘器吸尘口距机掘工作面的距离要求；若除尘器吸尘口距机掘 的距离太小，机掘工作面产生的大量粉尘会被风流带走，并且把大量较粗粉尘吸入除尘器内，增大除尘器内，水箱污水的清换次数；若除尘器吸尘距机掘工作面的距离太大，机掘工作面产生的粉尘在经过司机以后，才被吸入除尘器，掘进机司机处的粉尘浓度得不到有效降低，对掘进机司机身体危害较大。一般除尘器吸尘口距机掘工作面的距离L吸可用下式计算，即L吸≤1.5S，m
　　由于S=9.2m2,则L吸≤4.55m，故在安装除尘器吸风口时，吸风口工作面的距离应小于5m，并超前与掘进机司机处，在实践中多放于距离工作面迎头煤壁3~5米的范围，减少煤尘的流失，最大限度地把煤灰吸入到除尘器内。
　　2.4.4、除尘器的除尘效果
　　为测定除尘器的总除尘效率，由专职测尘人员对除尘器的进出口粉尘浓度进行了测定，测点布置如下：①掘进机司机位置前1m；②司机处后2m；③掘进机转载处；④除尘设备出口处；⑤除尘装置出口处；⑥除尘装置出口20m位置；⑦除尘装置出口30m位置；⑧皮带机头处（巷道口）。每个位置的测点高度均为距离巷道底板1.5m处的人呼吸带高度，分别用滤膜称重法测点粉尘浓度。测点结果可以看出，该除尘装置和通风除尘系统，可以使掘进工作面司机处的粉尘浓度大大降低，且在除尘系统出风口后巷道中粉尘浓度的降尘效率达到92%以上，大大改善了掘进工作面和巷道中工人的作业环境。
　　3、结语
　　针对机械化掘进巷道的特点和要求，研制了一种新型除尘设备，并在机掘工作面进行了工业性试验，确定了机掘工作面的通风除尘系统，解决了掘进工作面的粉尘问题。通过理论计算、试验测定和工业性试验都证实了该除尘系统具有除尘效率高。体积小、重量轻、操作简单、电耗小、造价低等优点；除尘器本身的总除尘效率达到96%以上，对我国机械化掘进工作面的通风防尘工作将有较大的现实意义。
　　参考文献
　　【1】张仙保。综合防尘技术在煤矿的应用实践【J】中国安全生产科学技术，2006―06―30。

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