劉 利

（徐州礦務集團 旗山煤礦，江蘇 徐州 221132）

目前國內巖巷綜掘工作面的除塵系統(tǒng)尚不完備，除塵效果遠遠沒有達到《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定要求，綜掘機的內噴效果達不到規(guī)定要求，一般只是停留在增加外噴霧及綜合防塵的措施上。因此，降低煤礦巖巷掘進期間的巖塵濃度，開展煤礦除塵技術的研究，對遏制礦塵危害，保障礦井安全生產具有十分重要的意義。

1 綜掘機主要技術特征

巷道掘進選用英國生產的多科LH1500掘進機，該機主要用于煤巖硬度f≤12的巖石及軟巖的巷道掘進。截割范圍：最大高度5.0m；最大寬度7.26m；經(jīng)濟截割斷面可達33m2；可截割巖石的最大單向抗壓強度80 MPa，生產能力：F13-8m3／h，爬坡能力±18°，重量約80t，總功率為450kW，截割頭轉速為33r／min，供電電壓為1140V。

2 旗山煤礦綜掘工作面概況

旗山煤礦-850m 東二軌道大巷巖巷綜掘工作面，全長652m，巷道設計規(guī)格（凈）為寬4.4m，高3.4 m，坡度3‰；巷道設計為半圓拱形，迎頭采用全硬巖綜掘成套設備進行破巖、運矸、裝矸；巷道截割達到設計要求后，按錨、梁、網(wǎng)+錨索進行支護（注：迎頭頂板巖性較差時，按初噴、錨、梁、網(wǎng)+錨索進行支護）。前期約40m 巷道采取炮掘，達到安裝掘進機條件后，采用綜掘。

采用巖巷掘進機破巖，使用SDJ-150型膠帶輸送機1部、SB隔爆梭車、5t蓄電池式電瓶車和1t礦車若干相互配合進行排矸。掘進工程中，采取臺階式向前推進，每循環(huán)進尺2.1m，下臺階高度0.9m，長度保持3～5m，掘進機從巷道工作面下臺階開始破巖裝矸，直至全斷面按巷道輪廓線全部截割成型后，按照找掉、敲幫問頂，安裝臨時支護，使用3根撅頂?shù)篮?棵液壓式金屬安全點柱作為臨時支護，撅頂?shù)篮桶踩c柱相互配合使用，然后進行拱部支護，打注錨桿時由正頂向兩幫進行，幫錨支護可滯后迎頭5 m 施工，但空幫高度距巷道底板不得大于1.5m；掘進過程中迎頭巖性較好時，巷道不初噴。巖性較差時，采取初噴，并另行補充施工措施。

3 巖巷綜掘工作面除塵系統(tǒng)

充分利用風流流動原理從技術上采取各種措施、手段，控制風流流向，達到除塵目的。

通過安設附壁風筒與壓入式風筒配合使用，在掘進機司機前方炮頭附近的進風口處建立起超濃度粉塵空氣幕，控制懸浮粉塵向巷道后方擴散，使含塵氣流只能沿布置在司機前方的除塵風筒進風口吸入除塵器，經(jīng)過高效率的除塵裝置吸附、水洗，保證除塵效果。

系統(tǒng)原理見圖1，使用2臺高效除塵風機（一用一備），除塵風機安裝在距離迎頭不超過60m 的巷道內，并連接抽出式彈簧風筒，抽出式彈簧風筒安裝在風機壓入式風筒的另一側，抽出式彈簧風筒吸風口距離迎頭2～5m，同時在壓入式風筒上安裝附壁風筒，附壁風筒相對于除塵風機為迎頭方向，距離除塵風機10～15m 的范圍內，掘進工作面掘進施工時，打開附壁風筒，開啟除塵風機，壓入式風筒風流從附壁風筒流出，經(jīng)過掘進施工地點，將掘進工作面迎頭產生的粉塵經(jīng)過抽出式彈簧風筒帶入除塵風機，經(jīng)除塵風機過濾后，排入回風道內。施工人員處于新鮮風流之中，保障了職工最大限度的少吸入粉塵。為確保除塵風機除塵效果，要求每天對除塵風機過濾網(wǎng)進行清洗。

系統(tǒng)構成：增加了2臺除塵風機（一用一備），一趟與除塵風機配套的彈簧風筒，與壓入式風筒配套的附壁風筒。

圖1 系統(tǒng)原理

4 方案實施

1）-850m 東二軌道大巷掘進，采用壓入式通風，風機功率30×2kW，風筒直徑800 mm，迎頭風量為340 m3／min，掘進機未進行切割作業(yè)時，系統(tǒng)見圖2。

圖2 掘進機未進行切割作業(yè)時系統(tǒng)

2）當掘進迎頭進行切割作業(yè)時，打開附壁風筒風門，開啟除塵風機，除塵風機工作時，連接除塵風機的彈簧風筒將迎頭的含塵空氣吸入彈簧風筒內，在迎頭產生負壓區(qū)，從附壁風筒出來的清潔空氣，在迎頭負壓的作用下一部分從附壁風筒出風口往迎頭方向流動，經(jīng)彈簧風筒，進入除塵風機，經(jīng)除塵后排入回風流，使得掘進迎頭施工人員始終處于新鮮空氣之中，粉塵得到有效的控制；多余的風量從附壁風筒出風口出來后，往回風流方向流動，解決了附壁風筒至除塵風機之間巷道用風的問題，系統(tǒng)參見圖1。

經(jīng)現(xiàn)場測量，-850m 東二軌道大巷在此期間，各檢測點全塵、呼吸性粉塵濃度如表1所示。

表1 各檢測點全塵、呼吸性粉塵濃度（mg／m3）

5 存在問題與改進措施

方案經(jīng)實施后存在以下問題：

（1）彈簧風筒安設在掘進機二運上，掘進機運動時容易出現(xiàn)彈簧風筒破口、脫節(jié)、連接困難等問題。

（2）當掘進機切割速度快時，除塵風機不能有效吸收施工迎頭含塵空氣，含塵空氣向外擴散，除塵效果低，施工環(huán)境差。

（3）防塵水水質差，經(jīng)常出現(xiàn)堵塞掘進機噴嘴情況，使掘進機噴霧霧化效果差，降低了除塵效率。

（4）雖然粉塵得到了有效的控制，但回風流粉塵濃度仍然超過了《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的允許濃度。

（5）除塵風機出水口位于二運皮帶上方，水直接流到了二運皮帶上，影響施工。

針對上述存在問題，采取了一些措施進行處理。

1）掘進迎頭粉塵濃度控制

經(jīng)現(xiàn)場觀察、測量，當掘進迎頭切割量大時，粉塵得不到有效的稀釋，為此采取了以下措施：

（1）安裝了一道高效噴霧裝置，噴霧針對截割頭進行噴灑，從源頭上降低粉塵濃度，確保除塵效果。

（2）粉塵濃度監(jiān)控系統(tǒng)：在高效噴霧裝置后安裝粉塵濃度監(jiān)測監(jiān)控裝置（F1），并通過煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測作業(yè)場所粉塵濃度，且具備粉塵濃度超標自動斷電功能，當通過高效噴霧后的粉塵濃度超過10.0mg／m3時，立即切斷掘進機電源。

2）回風流粉塵濃度控制

經(jīng)現(xiàn)場測量，回風流的粉塵濃度為全塵：28.6mg／m3，呼塵12.0mg／m3，超過了《煤礦安全規(guī)程》標準，為此采取了以下措施：

（1）安裝高效降塵水幕：在綜掘工作面迎頭后方40～100m 范圍內安裝了4道高效降塵水幕；水幕封閉巷道全斷面，四周接觸嚴密，在高效降塵水幕前方安裝高效凈化噴霧，霧化效果好，含塵空氣通過降塵水幕時，粉塵能夠得到有效的沉降；降塵水幕下方連接水溝，廢水能得到及時排除，保證了掘進工作面的文明生產。

隔塵水幕當人員及車輛通過時拉開紗門，人員及車輛不通過時關閉紗門，隔塵水幕見圖4。

圖4 隔塵水幕示意

（2）粉塵濃度監(jiān)控系統(tǒng)：為有效監(jiān)測回風流粉塵濃度，達到降低粉塵濃度的目的，在隔塵水幕后安裝粉塵濃度監(jiān)測監(jiān)控裝置（F2），并通過煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測作業(yè)場所粉塵濃度，且具備粉塵濃度超標自動斷電功能，當通過隔塵水幕后的粉塵濃度超過2.0mg／m3時，立即切斷掘進機電源。

3）隔離措施

為確保高效降塵水幕前方人員健康，為高效降塵水幕前方施工人員配置正壓防塵面罩，正壓防塵呼吸面罩采用油水過濾、活性炭吸附過濾、精細過濾等三級過濾裝置。

6 應用效果

在使用了綜合防塵系統(tǒng)后，各檢測點全塵、呼吸性粉塵濃度如表2所示。

表2 各監(jiān)測點粉塵濃度

從表2可以看出，綜掘工作面司機處、回風流粉塵濃度都有了明顯的降低，達到了《煤礦安全規(guī)程》要求。

7 結語

巖巷綜掘工作面除塵系統(tǒng)通過安設附壁風筒在綜掘機司機前方的進風口處建立起空氣屏幕，控制懸浮粉塵向巷道后方擴散，使含塵氣流只能沿布置在司機前方的進風口吸入除塵器，保證空氣粉塵含量低于國家標準，確保了綜掘工作面的除塵效果，滿足了《煤礦安全規(guī)程》對粉塵允許濃度的要求；施工人員始終處于新鮮風流中，改善了工作面作業(yè)環(huán)境，能見度高，減少了工傷發(fā)生率，降低了職業(yè)病發(fā)病率，社會效益顯著。安裝較為方便，操作簡單、快捷，系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定性較好，具有較好的推廣應用價值。