盧春鋒

（潞安礦業(yè)集團(tuán)余吾煤業(yè)公司,山西 長治 046100）

煤礦掘進(jìn)工作面除塵系統(tǒng)的優(yōu)化

盧春鋒

（潞安礦業(yè)集團(tuán)余吾煤業(yè)公司,山西 長治 046100）

本文通過對掘進(jìn)工作面除塵現(xiàn)狀的分析，提出了將泡沫除塵技術(shù)、氣水聯(lián)動噴霧裝置應(yīng)用在余吾煤業(yè)公司掘進(jìn)工作面除塵系統(tǒng)的方案，現(xiàn)場結(jié)果表明有效的提高了除塵效率，滿足了掘進(jìn)工作面的生產(chǎn)需要，為井下職工提供了良好的作業(yè)環(huán)境，適合在掘進(jìn)工作面推廣使用。

掘進(jìn)工作面；泡沫除塵；氣水聯(lián)動噴霧

0 引言

余吾煤業(yè)公司是潞安礦區(qū)埋深最大的高瓦斯礦井。S2108回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面位于南二采區(qū)，為3#煤層綜掘工作面，煤層穩(wěn)定，煤質(zhì)較硬。巷道北側(cè)與西側(cè)均為實(shí)體煤，東側(cè)為S2107回風(fēng)順槽，并已對S2108回風(fēng)順槽進(jìn)行瓦斯抽采，致使煤質(zhì)干燥。S2108回風(fēng)順槽為矩形，高3.8m、寬5.4m。

巷道斷面較大，原采用單一的噴霧除塵已無法滿足生產(chǎn)需要，該工作面供風(fēng)量為842m3/min，掘進(jìn)割煤時粉塵濃度極高，全塵濃度可達(dá)680mg/m3，呼吸性粉塵濃度最高可達(dá)190mg/m3以上。因此，該工作面的掘進(jìn)除塵工作亟待進(jìn)行。

本文主要實(shí)驗(yàn)利用泡沫除塵技術(shù)及氣水聯(lián)動噴霧裝置對掘進(jìn)工作面除塵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以提高除塵效率。

1 掘進(jìn)工作面除塵現(xiàn)狀

目前余吾煤業(yè)公司S2108回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面的除塵系統(tǒng)包括：掘進(jìn)機(jī)噴霧、出煤各轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧裝置、捕塵網(wǎng)及凈化水幕等。除塵系統(tǒng)總體布置如圖1所示。

1.1 掘進(jìn)機(jī)噴霧

掘進(jìn)機(jī)噴霧裝置分為內(nèi)外兩種，內(nèi)噴霧通過掘進(jìn)機(jī)截割結(jié)構(gòu)上的噴嘴向煤體進(jìn)行噴霧降塵，在煤塵產(chǎn)生時進(jìn)行除塵。外噴霧裝置安裝在掘進(jìn)機(jī)截割臂上，對飛揚(yáng)的煤塵進(jìn)行捕捉除塵。由于工作面水質(zhì)較差、水壓不足等原因，機(jī)組噴霧裝置噴嘴極易堵塞，除塵效果嚴(yán)重弱化。

圖1 除塵系統(tǒng)總體布置

1.2 凈化水幕及捕塵網(wǎng)

掘進(jìn)工作面凈化水幕及捕塵網(wǎng)安裝在距離工作面窩頭30～50m范圍內(nèi)，進(jìn)行割煤作業(yè)時開啟，割煤完畢降塵后關(guān)閉。凈化水幕及捕塵網(wǎng)布置圖如圖2所示。

現(xiàn)場使用過程中，噴霧無法實(shí)現(xiàn)全斷面覆蓋，噴嘴較多，極易堵塞，導(dǎo)致維修成本較高。使用靜壓水作業(yè)動力及水源，水壓不足時，霧化效果極差，經(jīng)常出現(xiàn)“出水不出霧”等現(xiàn)象，除塵效果不明顯，且嚴(yán)重浪費(fèi)了水資源，不利于工作面的進(jìn)行文明生產(chǎn)。

2 優(yōu)化除塵系統(tǒng)

2.1 泡沫除塵技術(shù)的應(yīng)用

針對掘進(jìn)機(jī)外噴霧裝置存在的不足之處，結(jié)合泡沫抑塵技術(shù)對其進(jìn)行了改進(jìn)，將泡沫系統(tǒng)的噴射裝置設(shè)計(jì)安裝在掘進(jìn)機(jī)原外噴霧位置。發(fā)泡裝置安裝在機(jī)組司機(jī)操作臺右側(cè)。風(fēng)水管路由掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載皮帶方向引入連接到發(fā)泡裝置。泡沫系統(tǒng)整體布置如圖3所示。

泡沫除塵裝置安裝完畢后，將發(fā)泡劑加入發(fā)泡裝置，對該裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)后，開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

在掘進(jìn)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)截割煤體時，對掘進(jìn)機(jī)機(jī)尾處5米位置使用CCZ-1000直讀式粉塵濃度測量儀進(jìn)行8次泡沫系統(tǒng)前后全塵濃度和呼吸性粉塵的質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)測定及現(xiàn)場觀察。測得結(jié)果如圖4、圖5所示。

圖4 泡沫開啟前后全塵質(zhì)量濃度對比

由圖4的數(shù)據(jù)測定結(jié)果可知，泡沫抑塵設(shè)備開啟之前回風(fēng)流中全塵平均質(zhì)量濃度為645.25mg/m3，開啟之后全塵平均質(zhì)量濃度降至222.25mg/m3，泡沫除塵的平均除塵效率可達(dá)65.5％。由圖5可知，泡沫開啟前回風(fēng)流中呼吸性粉塵平均質(zhì)量濃度為177.13mg/m3，開啟后呼吸性粉塵平均質(zhì)量濃度降至66.63mg/m3，平均除塵效率為62.38％。

圖5 泡沫開啟前后呼吸性粉塵質(zhì)量濃度對比

數(shù)據(jù)測定過程中，對掘進(jìn)工作面窩頭進(jìn)行現(xiàn)場觀察，應(yīng)用泡沫抑塵設(shè)備后，工作面可視煤塵濃度明顯下降。未使用泡沫除塵裝置時司機(jī)進(jìn)行割煤操作需佩帶目鏡方可進(jìn)行正常操作，實(shí)驗(yàn)中工作面清晰度有了明顯提升，掘進(jìn)機(jī)司機(jī)操作更為安全可靠，割煤可一次到位，保證了巷道成型，有效提高了工作效率。

2.2 氣水聯(lián)動噴霧裝置的應(yīng)用

針對原噴霧裝置使用過程中，霧化效果差，無法實(shí)現(xiàn)全斷面覆蓋，尤其是原噴頭極易堵塞，制作成本高，噴霧裝置移動比較頻繁且原工作量較大等缺點(diǎn)，在S2108回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面創(chuàng)新提出了使用氣水聯(lián)動噴霧裝置代替原凈化水幕的方案。

氣水聯(lián)動噴霧裝置使用4寸管、2寸管、1寸管短節(jié)及錨桿螺母等焊接組成。其原理是利用高壓風(fēng)將裝置中的靜壓水吹出水霧，巷道行人幫的高壓風(fēng)水管路作為該裝置的風(fēng)源及水源，并將其固定在巷道頂板錨桿上，安裝在距離捕塵網(wǎng)500mm范圍內(nèi)?，F(xiàn)場測定噴霧噴射半徑可達(dá)1.5m左右，在捕塵網(wǎng)前安裝兩個即可實(shí)現(xiàn)全斷面覆蓋。氣水聯(lián)動噴霧裝置如圖6所示。

圖6 氣水聯(lián)動噴霧裝置

裝置安裝完成并連接好各種管路后，首先打開風(fēng)管截止閥，再打開水管截止閥。可根據(jù)從裝置噴出的噴霧霧化程度不斷調(diào)節(jié)風(fēng)、水的流量，直到噴霧效果達(dá)到最佳后開始進(jìn)行應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)。

對兩種噴霧裝置在捕塵網(wǎng)外5米在只開掘進(jìn)機(jī)內(nèi)外噴霧時進(jìn)行全塵濃度數(shù)據(jù)測定及現(xiàn)場觀察。測得結(jié)果如圖7所示。

由圖7的數(shù)據(jù)測定結(jié)果分析可知，原凈化水幕開啟時全塵平均質(zhì)量濃度為407.25mg/m3，氣水噴霧開啟時全塵平均濃度降至304.75mg/m3。氣水聯(lián)動噴霧裝置較原凈化水幕的平均除塵效率提高了16％。

圖7 兩種凈化水幕開啟時全塵質(zhì)量濃度對比

現(xiàn)場應(yīng)用觀察，該裝置霧化程度高，噴霧可實(shí)現(xiàn)全斷面覆蓋，降塵效果比較明顯。有效解決了原噴霧裝置的“出水不出霧”的現(xiàn)象。僅使用1寸管、2寸管、4寸管等邊角料即可完成焊制，堅(jiān)固耐用，制作成本更低，安裝、使用維護(hù)更為方便，移動、安裝過程中兩人即可完成作業(yè)，能夠適應(yīng)掘進(jìn)工作面特殊的工作環(huán)境，且裝置不易堵塞。

3 結(jié)語

本文提出的將泡沫除塵技術(shù)、氣水聯(lián)動噴霧裝置合理布置在除塵系統(tǒng)中的方案，通過在余吾煤業(yè)公司掘進(jìn)工作面現(xiàn)場數(shù)據(jù)測定及現(xiàn)場觀察表明，優(yōu)化后的除塵系統(tǒng)極其有效的提高了掘進(jìn)工作面的噴霧除塵效果，滿足了正常的掘進(jìn)生產(chǎn)需要，有效的降低了掘進(jìn)工作面煤塵對工人的危害，為井下職工提供了良好的作業(yè)環(huán)境，適合于在掘進(jìn)工作面推廣使用。

[1]趙鵬飛，蔣仲安，甄增林等.泡沫降塵技術(shù)及其在掘進(jìn)工作面的應(yīng)用[J].煤礦科學(xué)技術(shù)，2006（12）38-40.

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[3]常建兵，劉濤，胥奎等.綜掘工作面粉塵防治技術(shù)研究[J].煤炭工程，2007（03）：53-55.

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盧春鋒（1982-），河南漯河人。