馬艷云

（山西汾西中興煤業(yè)有限責任公司，山西交城030500）

引言

某煤礦掘進工作面為低瓦斯、小斷面、煤巷，為了在掘進工作面應用空氣幕隔塵技術，進一步驗證渦流控塵技術理論分析和數(shù)值模擬分析結(jié)果，對太原煤氣化集團公司某煤礦現(xiàn)有掘進工作面通風除塵技術現(xiàn)狀、設備性能及特點進行了分析，設計了掘進工作面的通風降塵系統(tǒng)。

1 掘進巷道通風除塵工藝設計

1.1 通風除塵系統(tǒng)設計依據(jù)

根據(jù)中華人民共和國煤炭行業(yè)標準“巷道掘進混合式通風技術規(guī)范”[1]（MT/T441—1995）規(guī)定：

1）煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出巖巷的混合式通風方式只允許采用“長壓、短抽”和“長壓、短抽、短壓”的方式。

2）壓入式風筒的出風口或抽出式風筒的吸風口與掘進工作面的距離，應分別在風流的有效射程或有效吸程范圍內(nèi)，抽出式風筒的吸風口與掘進工作面的距離不得大于5 m。

3）短抽或短壓風筒與主導風筒間的重疊段長度宜大于10 m，小于60 m。

由于“長壓、短抽、短壓”方式只針對高溫巷道（短壓為吹冷風）。某煤礦掘煤工作面只能采用長壓短抽混合通風方式。

另外長壓短抽混合通風方式具有如下特點要求：

1）長壓短抽通風除塵系統(tǒng)只能減輕掘進工作面粉塵污染程度，無法消除工作面及巷道的粉塵污染問題；其除塵效果及安全性能主要決定于壓入和抽出風量間的匹配、壓入和抽出式風筒距工作面的距離以及吸風口形狀。

2）帶附壁風筒的長壓短抽混合通風除塵系統(tǒng)，壓風沿巷道截面形成的旋轉(zhuǎn)空氣幕，既阻止了產(chǎn)塵點的粉塵向外擴散，又消除巷道頂端積聚瓦斯，是理想的通風控塵方式。

3）為了保證抽風管和壓風管重疊段不出現(xiàn)循環(huán)風，長壓短抽通風除塵工藝的除塵風機吸風量應為供風量的0.8倍。

根據(jù)煤炭行業(yè)標準“巷道掘進混合式通風技術規(guī)范”（MT/T 441—1995），及帶附壁風筒渦流控塵特點，某煤礦煤巷的掘進通風除塵系統(tǒng)選擇帶附壁風筒的長壓短抽混合通風方式，其相應的布置要求已在規(guī)定中表明。

1.2 通風除塵系統(tǒng)的工藝參數(shù)

1.2.1 掘進工作面風量

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》對掘進工作面風量要求，低溫無瓦斯煤巷掘進最低風量Q供＞15S回。

1.2.2 除塵風機的抽風量

考慮到混合通風方式的壓風風筒與除塵風機抽氣風筒重疊部分不出現(xiàn)循環(huán)風，需要有新風流過，因此，附壁風筒形成的旋轉(zhuǎn)新風氣流一部分向掘進工作面推進，另一部分背離工作面向除塵風機排氣口推進，這樣保證了風筒重疊部分氣流潔凈和通風系統(tǒng)安全。

參照相關文獻研究結(jié)果[2-3]：壓風量Q抽風=0.8Q供風，可得出除塵風機所需的抽氣量。

1.2.3 附壁風簡的風量調(diào)節(jié)

附壁風筒縫隙出風量與附壁風筒調(diào)節(jié)風門流出風量可根據(jù)現(xiàn)場工作需要和降塵效果進行調(diào)節(jié)。在掘進機工作時，調(diào)節(jié)風門0～40%左右的開度，停止掘進時，全開調(diào)節(jié)風門。

1.3 附壁風筒的設計

附壁風筒是渦流控塵的關鍵設備，其結(jié)構設計應包括如下方面：

1）應確保在掘進機工作時附壁風筒側(cè)面縫隙噴出氣流必須有足夠的噴出速度，形成旋轉(zhuǎn)風流，速度為44.4 m/s。

2）對于某些巷道的掘進過程，附壁風筒在提供旋轉(zhuǎn)風流的同時，還必須提供軸向風流。

3）在掘進機停止工作時（除塵風機也停止工作），一側(cè)面縫隙關閉，提供軸向風流。

4）方便兩端風筒的連接。

因此，在附壁風筒的末端設計有提供軸向風流的調(diào)節(jié)風門，能實現(xiàn)風門的自由調(diào)節(jié)。

1.4 除塵風機的要求和選擇

1.4.1 對除塵風機的要求

除塵器的性能，特別是除塵器對呼吸性粉塵的除塵效率、對帶附壁風筒長壓短抽通風的渦流控塵工藝系統(tǒng)中的降塵效果都十分重要，因為除塵器的除塵性能直接關系到除塵風機排氣口處的巷道空氣含塵濃度。所以，選擇高性能的除塵器十分關鍵。

1.4.2 除塵風機的選型

文獻分析表明[3-4]，現(xiàn)有濕式纖維柵除塵風機的指標完全滿足“礦用除塵器通用技術條件”要求，除塵性能、特別是呼吸性粉塵的除塵效率明顯高于其它原理的除塵風機，是巷道通風除塵風機的首選設備。應選擇KCS-22522型濕式纖維柵振弦除塵風機。

1.5 其他問題

1.5.1 防小車側(cè)翻

由于掘進機運動的慣性和突然性，承載除塵風機的小車和除塵風機有可能側(cè)翻。為了防止側(cè)翻事故的發(fā)生，設計除塵風機承載小車時已充分考慮在車輪另一側(cè)增加防側(cè)翻擋板，與車輪形成一體。當除塵風機出現(xiàn)傾斜時，防側(cè)翻擋板會鉤住軌道，避免除塵風機的進一步傾斜、側(cè)翻。

1.5.2 除塵風機吸塵罩

吸從罩的位置和結(jié)構對除塵風機的吸塵效果影響較大。在很多場合，除塵風機的吸塵罩為圓筒，直徑與風管大小相同；在掘進工作面的空間條件下，理論和實踐表明，與圓筒吸塵罩相比，吸風口面積擴大的扁平矩形吸塵罩的吸氣范圍更廣、吸塵效果更好。本項目采用了扁平吸塵罩[5]。

吸塵罩離工作面越近，吸塵效果越好，一般為3 m。由于巷道高度較低，本項目中吸塵罩離工作面4 m，對吸塵效果稍有影響，但對司機處的氣流含塵濃度影響不大，因為司機離工作面的距離超過6 m。

吸塵罩也可設計成兩個吸塵口，且間隔一定距離。模擬分析表明，兩個吸塵口可在一定區(qū)間范圍內(nèi)有效降低粉塵濃度。在有條件的巷道，可以縮短吸風口離工作面的距離、設計兩個吸風口。

2 工作面含塵濃度測試結(jié)果

巷道通風除塵系統(tǒng)的含塵濃度測試在不用附壁風筒和使用附壁風筒的情況下進行，除塵系統(tǒng)布置如圖1所示，測試數(shù)據(jù)如表1所示。

圖1 有附壁風筒的長壓短抽通風除塵系統(tǒng)設備布置簡圖

表1 巷道粉塵質(zhì)量濃度測試數(shù)據(jù)mg/m3

從表1可以看出，綜掘工作面渦流控塵系統(tǒng)的宴施，取得如下成果：

1）與長壓短抽除塵系統(tǒng)相比，巷道各處粉塵濃度明顯降低，體現(xiàn)了渦流控塵系統(tǒng)的良好降塵效果。

2）掘進司機位置粉塵濃度明顯下降。掘進司機位置總粉塵質(zhì)量濃度由246.59mg/m3下降到40mg/m3以下，消除了因粉塵濃度高而影響司機的操作視線。與無附壁風筒的長壓短抽系統(tǒng)相比，總粉塵濃度降塵效果達到了80%以上。

3）系統(tǒng)降塵效率提高。除塵系統(tǒng)排放口平均總粉塵質(zhì)量濃度為7.84 mg/m3，呼吸性粉塵質(zhì)量濃度為0.82mg/m3，除塵風機效率為95.8%，到達規(guī)定指標。特別是呼吸性粉塵濃度降低到0.82mg/m3，比較理想[6]。

3 結(jié)語

綜掘面渦流控塵系統(tǒng)的應用，降塵效果良好，作業(yè)場所的勞動衛(wèi)生條件得到了極大改善?？偡蹓m除塵效率達到80%以上，除塵風機的效率達到95.8%。同時，附壁風筒的使用大大提高了控塵效率，為防止粉塵逃逸提供了保障。

[1]劉濤，郭勝均，汪春梅.渦流控塵裝置的控塵機理及試驗研究[J].能源環(huán)境保護，2009（2）：34-36.

[2]梁愛春，金小漢，郭勝均.渦流控塵系統(tǒng)與濕式旋流除塵系統(tǒng)復合除塵效果影響因素試驗[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2009（6）：90-92.

[3]黃金星，曲寶.渦流控塵為主的機掘面長壓短抽除塵系統(tǒng)優(yōu)化設計[J].煤炭工程，2012（8）：232-234.

[4]常建兵，劉濤，胥奎.綜掘工作面粉塵防治技術研究[J].煤炭工程，2007（3）：45-47.

[5]何清海.綜掘工作面粉塵防治新技術[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2012（8）：56-57.

[6]嚴昌熾，陳治中，李德文.煤礦機掘面通風除塵技術的研究[J].中國煤炭，1997（11）：89-93.