周 建

(山東能源新礦集團(tuán)新巨龍能源公司，山東巨野274918)

粉塵一直是我國(guó)巖石開(kāi)拓大巷掘進(jìn)過(guò)程中的主要危害之一，極大地影響了巷道掘進(jìn)速度，且易引起塵肺病的發(fā)生，危害施工人員的身體健康。山東能源新礦集團(tuán)新巨龍能源公司北區(qū)輔二大巷，為全巖開(kāi)拓大巷，采用奧鋼聯(lián)MH－620型硬巖掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，全巖綜掘在提高了掘進(jìn)效率的同時(shí)，帶來(lái)了嚴(yán)重的粉塵問(wèn)題。傳統(tǒng)除塵方式如掘進(jìn)機(jī)外噴、降塵噴霧、防塵紗網(wǎng)及國(guó)產(chǎn)振弦濕式除塵風(fēng)機(jī)等除塵效果均不理想，給安全生產(chǎn)帶來(lái)了隱患。通過(guò)調(diào)研，在北區(qū)輔二大巷引進(jìn)并應(yīng)用了德國(guó)CFT高效除塵系統(tǒng)，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 試驗(yàn)巷道地質(zhì)概況

北區(qū)輔二大巷是新巨龍公司2條全巖開(kāi)拓運(yùn)輸大巷之一，位于礦井－810m水平，巷道掘進(jìn)斷面寬5.7m，高5.0m，斷面26.3m2。試驗(yàn)區(qū)段巷道位于3煤頂板細(xì)粒砂巖中，淺灰白色，厚度約18m，淺灰～灰白色成分以石英為主，巖屑長(zhǎng)石次之，含較少暗色礦物，顆粒次圓狀，分選中等。巖石硬度系數(shù)f=6～9。以進(jìn)尺1m為例，切割時(shí)間約2～3h，切割時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)塵量大。

2 原巷道除塵方式

新巨龍公司原巷道除塵方式采用長(zhǎng)壓短抽綜合除塵方式，即壓入式風(fēng)筒接至迎頭10m內(nèi)，供給迎頭新鮮風(fēng)流，迎頭綜掘機(jī)機(jī)身上配套安裝1臺(tái)振弦式濕式除塵風(fēng)機(jī)，負(fù)責(zé)切割時(shí)將污風(fēng)抽出并凈化。配合掘進(jìn)機(jī)外噴霧和迎頭50m范圍內(nèi)的2道凈化水幕，以前迎頭100m范圍內(nèi)安設(shè)的一道防塵隔離網(wǎng)進(jìn)行綜合除塵，達(dá)到降低粉塵濃度及凈化風(fēng)流的目的。但在實(shí)際使用過(guò)程中，效果不甚理想，主要存在的問(wèn)題有:粉塵無(wú)法控制在迎頭范圍內(nèi)，隨壓入式風(fēng)流到處擴(kuò)散，且受壓入式風(fēng)流擾動(dòng)，揚(yáng)塵較多;除塵風(fēng)機(jī)距離迎頭距離較遠(yuǎn)，吸塵量小，且除塵風(fēng)機(jī)隨使用除塵效率較低;除塵過(guò)程中，易形成循環(huán)風(fēng)，除塵風(fēng)機(jī)凈化后的風(fēng)流又隨壓入式風(fēng)流再一次進(jìn)入除塵循環(huán)，降低了除塵效果;司機(jī)作業(yè)環(huán)境差，處在高濃度粉塵區(qū)域內(nèi)，迎頭可見(jiàn)度低;后部巷道風(fēng)流質(zhì)量差，含塵量大，大量粉塵甚至隨回風(fēng)流一直飄散至總回風(fēng)巷內(nèi)，污染范圍廣。

3 新型高效CFT除塵系統(tǒng)

3.1 CFT除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

CFT除塵系統(tǒng)將巷道除塵全部設(shè)備、設(shè)施包括風(fēng)量匹配作為一個(gè)整體全盤(pán)考慮。全系統(tǒng)由控塵區(qū)、集塵區(qū)、除塵區(qū)和后部污水處理循環(huán)系統(tǒng)4部分組成。CFT除塵器結(jié)構(gòu)如圖1所示，CFT除塵系統(tǒng)如圖2所示。

控塵區(qū) 由壓入式對(duì)旋風(fēng)機(jī)、壓入式風(fēng)筒及附壁風(fēng)筒組成。在迎頭切割時(shí)，將附壁風(fēng)筒內(nèi)的擋板立起，使原壓入式風(fēng)筒供給的軸向風(fēng)流改變?yōu)檠叵锏乐鼙诘男D(zhuǎn)風(fēng)流，并以一定的速度不斷向掘進(jìn)迎頭前壓推進(jìn)，在抽出式風(fēng)筒前端附近形成阻擋粉塵向外擴(kuò)散的空氣屏障，封鎖住掘進(jìn)機(jī)作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的粉塵，使之全部經(jīng)過(guò)抽出式風(fēng)筒吸入除塵器進(jìn)行凈化而不外泄，從而有效地提高除塵效率。當(dāng)進(jìn)行支護(hù)等其他作業(yè)時(shí)，將附壁風(fēng)筒內(nèi)擋板扳下，恢復(fù)正常通風(fēng)。

集塵區(qū) 由抽出式風(fēng)筒和抽出式除塵風(fēng)機(jī)組成，風(fēng)機(jī)作用使風(fēng)筒前端形成負(fù)壓，從而不斷吸入含塵氣流進(jìn)入抽出式風(fēng)筒內(nèi)。

除塵區(qū) 即除塵器由噴淋結(jié)合區(qū)、水分離區(qū)和風(fēng)機(jī)動(dòng)力區(qū)組成。噴淋接觸區(qū)布置了12個(gè)專用噴嘴，能夠使水的顆粒和粉塵顆粒之間達(dá)到最佳接觸。水分離區(qū)主要是由水滴分離器構(gòu)成，安裝在一個(gè)穩(wěn)定的框架內(nèi)，將吸進(jìn)來(lái)的介質(zhì)重新與水分離開(kāi)，達(dá)到除濕的目的。被分離出來(lái)的介質(zhì)匯集到位于水滴分離器下方的泥漿沖洗水收集器內(nèi)。

后部污水處理循環(huán)系統(tǒng) 通過(guò)管路可把粉塵和水的混合物從收集器內(nèi)抽出來(lái)并進(jìn)行凈化，污泥排放到崩落的巖石堆上或通過(guò)運(yùn)輸工具運(yùn)走，凈化后的水流返回除塵風(fēng)機(jī)繼續(xù)循環(huán)。

圖1 CFT除塵器結(jié)構(gòu)

圖2 CFT除塵系統(tǒng)示意

3.2 CFT除塵系統(tǒng)配套

壓入式風(fēng)機(jī)采用山西巨龍F(tuán)BDNO.8.3－2×55kW對(duì)旋式軸流風(fēng)機(jī)，吸風(fēng)量在700m3/min左右，壓入式風(fēng)筒直徑D=1000mm，根據(jù)作業(yè)規(guī)程要求需接至迎頭10m范圍內(nèi)。

除塵風(fēng)機(jī)選用德國(guó)HCN600/1型濕式除塵器，功率37kW，噴嘴數(shù)量12個(gè)，需水量104L/min，抽吸功率600m3/min，抽出式風(fēng)筒D=800mm。原則上抽塵風(fēng)筒距離迎頭越近越好，但考慮到迎頭截割炮頭需用作業(yè)半徑，因此控制抽塵風(fēng)筒距離迎頭3m以內(nèi)。

CFT除塵風(fēng)機(jī)位置應(yīng)處于附壁風(fēng)筒后方，以避免迎頭風(fēng)流循環(huán)。CFT除塵風(fēng)機(jī)位置確定:

式中，L為CFT除塵風(fēng)機(jī)距迎頭距離，m;L1為掘進(jìn)機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度，13m;L2為附壁風(fēng)筒長(zhǎng)度，5m;L'為掘進(jìn)機(jī)施工進(jìn)退機(jī)需用空間，5m。

因此，CFT除塵風(fēng)機(jī)應(yīng)放置于距離迎頭23m以外位置。但為保證風(fēng)機(jī)抽吸效果，實(shí)際施工中，宜保持在距離迎頭不超過(guò)50m范圍內(nèi)。

3.3 CFT除塵系統(tǒng)配套優(yōu)化

(1)將除塵風(fēng)機(jī)改為吊掛式 德國(guó)CFT公司原設(shè)計(jì)除塵風(fēng)機(jī)安裝方式為地面拖運(yùn)，考慮除塵風(fēng)機(jī)重量較大，挪移困難，改為在壓入式風(fēng)筒對(duì)面膠帶側(cè)上方鋪設(shè)1趟獨(dú)立單軌吊，前方鋪設(shè)驅(qū)動(dòng)輪及連桿，將抽出式風(fēng)筒吊掛至連桿下方，并配套研發(fā)了液壓自動(dòng)挪移驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了除塵風(fēng)機(jī)及壓入式風(fēng)筒隨巷道掘進(jìn)自動(dòng)前移，保證了應(yīng)用效果，節(jié)省了大量人力物力。

(2)將附壁風(fēng)筒改為落地液壓驅(qū)動(dòng)式 為方便附壁風(fēng)筒擋板及時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉，且保證附壁風(fēng)筒與除塵風(fēng)機(jī)的相對(duì)關(guān)系，將附壁風(fēng)筒改為落地液壓驅(qū)動(dòng)式，并制作附壁風(fēng)筒液壓前移平臺(tái)車，與除塵風(fēng)機(jī)前移共用一套驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)前移。

4 應(yīng)用效果分析

CFT除塵系統(tǒng)自2011年11月在新巨龍公司北區(qū)輔二大巷進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，取得了較好的應(yīng)用效果。對(duì)比測(cè)試結(jié)果如下:掘進(jìn)機(jī)司機(jī)處粉塵濃度由高達(dá)530mg/m3下降至45mg/m3;迎頭后100m處粉塵濃度由420mg/m3降至18mg/m3;除塵風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口平均粉塵濃度546mg/m3，排放口平均粉塵濃度25mg/m3，除塵效率95.4%，且凈化后的風(fēng)流不含水汽，清潔干燥，有效改善了全巷道作業(yè)條件。

5 結(jié)論

(1)巷道除塵，應(yīng)將除塵全部設(shè)備、設(shè)施包括風(fēng)量匹配作為一個(gè)整體全盤(pán)考慮，壓入風(fēng)量應(yīng)略大于抽出風(fēng)量。

(2)除塵系統(tǒng)各設(shè)備、設(shè)施的相對(duì)位置對(duì)除塵效果可構(gòu)成較大影響，CFT除塵系統(tǒng)中，抽出式風(fēng)筒必須保持在迎頭3m范圍內(nèi)，方可取得較好的應(yīng)用效果。

(3)除塵過(guò)程中，必須重視附壁風(fēng)筒的使用，及時(shí)開(kāi)、關(guān)擋板，達(dá)到控制風(fēng)流擴(kuò)散，提高除塵效率的目的，且附壁風(fēng)筒要保持在距除塵風(fēng)機(jī)以里靠近迎頭位置，否則易形成循環(huán)風(fēng)，降低除塵效果。

(4)除塵風(fēng)機(jī)性能是除塵效果好壞的決定性因素，與國(guó)產(chǎn)除塵風(fēng)機(jī)相比，CFT除塵風(fēng)機(jī)具有明顯優(yōu)勢(shì)。性能穩(wěn)定，除塵效率高，且兼具除濕和水量循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，節(jié)能環(huán)保。

(5)方便快捷的使用方式是除塵系統(tǒng)正常使用的重要保障。只有較好的除塵效果，加上簡(jiǎn)單方便的操作使用方式，才能真正使一線職工認(rèn)識(shí)到除塵系統(tǒng)的好處，在日常生產(chǎn)過(guò)程中正常使用，達(dá)到清潔生產(chǎn)、安全生產(chǎn)的目的。

［1］盧喜山.綜掘面新式機(jī)械綜合除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用 ［J］.煤礦安全，2007，38(8).

［2］德國(guó)蒙坦技術(shù)股份有限公司.CFT公司生產(chǎn)的HCN600/1型濕式除塵器檢驗(yàn)報(bào)告［R］.埃森，2007.

［3］劉加來(lái).煤礦粉塵危害及其防治技術(shù)初探［J］.龍巖師專學(xué)報(bào)，2002(6).

［4］李華煒.煤礦呼吸性粉塵及其綜合控制 ［J］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，15(7).

［5］李志斌，朱長(zhǎng)義，劉仁智，等.掘進(jìn)工作面濕式除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究 ［J］.煤，2007，16(1).