曹永亮

（山西潞安集團(tuán)左權(quán)阜生煤業(yè)有限公司，山西 晉中 032600）

松軟煤層因受礦井地質(zhì)條件差、煤層結(jié)構(gòu)較松軟破碎以及采用水循環(huán)排渣法鉆進(jìn)施工等因素影響，孔內(nèi)塌孔嚴(yán)重、鉆孔成型差，極易造成塌孔埋鉆、排渣不凈抱鉆等孔內(nèi)事故，且孔內(nèi)瓦斯易在淺孔段積聚造成瓦斯隨時(shí)噴出而超限。因此，必須加強(qiáng)孔口區(qū)域降塵技術(shù)及措施的應(yīng)用，保障煤礦生產(chǎn)的安全。

1 工程概況及鉆孔布置

山西潞安集團(tuán)左權(quán)阜生煤業(yè)210600工作面位于第二采區(qū)西翼6煤，煤層平均傾角5°～10°，煤層平均煤厚3.07 m，煤層堅(jiān)固性系數(shù)0.24～0.45。煤塵有爆炸危險(xiǎn)性，煤層容易自燃，自然發(fā)火期一般為15～30d。6煤層瓦斯壓力為0.63MPa，瓦斯含量為7.71m3/t，煤層透氣系數(shù)為0.108m2/(MPa2/d)。

瓦斯抽采方法為單一煤層順層鉆孔瓦斯抽采。在210600工作面風(fēng)巷1#～4#鉆場(chǎng)間距40m，每個(gè)鉆場(chǎng)布置24個(gè)順層鉆孔，5#～7#鉆場(chǎng)間距50m，每個(gè)鉆場(chǎng)布置25個(gè)順層鉆孔，共計(jì)171個(gè)鉆孔。機(jī)巷7個(gè)鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)間距50m，每個(gè)鉆場(chǎng)布置25個(gè)順層抽放鉆孔，共計(jì)175個(gè)。鉆孔開孔在6煤中部的煤體內(nèi)，相鄰鉆孔間距0.5m。順層預(yù)抽鉆孔采用ZYW3000型全液壓坑道鉆機(jī)配73mm三棱鉆桿。

2 CS-24Q型礦用濕式氣動(dòng)除塵器的設(shè)計(jì)

針對(duì)山西潞安集團(tuán)左權(quán)阜生煤業(yè)210600工作面鉆孔風(fēng)排渣施工孔口降塵過程存在的問題，聯(lián)合中煤科工太原研究院研發(fā)了KCS-24Q型礦用濕式氣動(dòng)除塵器，并配套相應(yīng)的降塵技術(shù)。

KCS-24Q型礦用濕式氣動(dòng)除塵器整體結(jié)構(gòu)采用先進(jìn)的箱體復(fù)合工藝，由吸塵罩、噴霧過濾室、汽水分離室、風(fēng)機(jī)室和瓦斯收集器五部分組成。在足夠的負(fù)壓和風(fēng)量的作用下，煤塵粉首先通過工作面的吸塵罩，大顆粒煤塵自然沉降，小顆粒煤塵隨風(fēng)通過進(jìn)氣管道進(jìn)入主機(jī)噴霧室，經(jīng)分流器將微小煤塵顆粒再一次自然沉降，粉塵通過噴霧室進(jìn)行霧化降塵。通過攔截器進(jìn)一步分離后，自然沉降粉塵附著在霧化水的表面排到井下指定排水處，剩余極微量的混合物經(jīng)過濾網(wǎng)過濾，然后進(jìn)入整流室進(jìn)一步凈化處理，最后從箱體尾部排出的就是幾乎無(wú)任何污染的純凈氣體，從而達(dá)到高效率的除塵效果。KCS-24Q型礦用濕式氣動(dòng)除塵器工作示意圖見圖l。

圖1 KCS-24Q型礦用濕式氣動(dòng)除塵器工作示意圖

3 孔口降塵的實(shí)踐應(yīng)用及效果分析

3.1 CS-24Q型礦用濕式氣動(dòng)除塵器的實(shí)踐應(yīng)用

2015年10月，KCS-24Q型礦用濕式氣動(dòng)除塵器在左權(quán)阜生煤業(yè)210600工作面松軟煤層順層鉆孔施工中進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，逐步優(yōu)化完善，起到較好降塵效果，改善了工作環(huán)境，得到了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的認(rèn)可。該型除塵器使用方便，鉆孔開孔段1～2m孔徑為114mm，下置除塵器的直徑108mm固定管，將吸塵罩安裝在孔口并用鐵絲吊掛固定牢靠，將瓦斯收集器接入礦井抽放系統(tǒng)，連接吸塵管、排水渣管即可正常使用。使用過程中要及時(shí)更換吸塵罩鉆桿通過處的硅膠墊，出渣口安設(shè)積渣袋，可減少漏風(fēng)現(xiàn)象，減輕抽放負(fù)壓損失，同時(shí)每班清理2次吸塵罩、噴霧過濾室、汽水分離室，沖洗攔截器與濾網(wǎng)可保持除塵效果。當(dāng)?shù)V井局部區(qū)域抽放系統(tǒng)負(fù)壓低，抽放效果不佳時(shí)，可打開氣馬達(dá)，協(xié)助增加動(dòng)力，提高抽放除塵效果。

濕式氣動(dòng)除塵器在使用中表現(xiàn)出了以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）安全性高，井下使用安全。風(fēng)機(jī)葉輪的導(dǎo)流圈采用符合防爆要求的材料制作，過濾網(wǎng)采用復(fù)合型銅絲網(wǎng)，防止與氣流、煤塵摩擦產(chǎn)生靜電，杜絕了靜電打火引爆的危險(xiǎn)；吸塵罩與鉆桿接觸面采用防爆材料制作，安全可靠；瓦斯收集器可以把帶有瓦斯的干凈氣體排入礦井瓦斯抽排系統(tǒng)，解決或部分解決瓦斯突出的問題。

（2）除塵效率高。通過專門研制的復(fù)合防噴吸塵罩，把鉆孔排出的粉塵全部吸進(jìn)除塵器，讓它無(wú)法形成飛塵；通過除塵器一系列除塵處理，最終排出較清潔的空氣。

（3）體積小，重量輕，搬運(yùn)方便。用壓縮空氣推動(dòng)氣馬達(dá)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)電運(yùn)行，使設(shè)備的體積和重量大大減小，大部分構(gòu)件為不銹鋼材質(zhì)，輕巧且經(jīng)久耐用，方便設(shè)備安裝擺放和移動(dòng)。

（4）提高鉆孔效率和鉆孔深度。鉆桿口采用可移動(dòng)式密封墊，配合鉆桿的輕微不規(guī)則運(yùn)行，對(duì)原有鉆機(jī)設(shè)備工作沒有任何影響，且因不注水、無(wú)化學(xué)試劑噴灑，不會(huì)產(chǎn)生鉆頭堵塞、孔內(nèi)潮濕需要排渣等問題，不影響煤層鉆孔深度和效率。

（5）使用維護(hù)方便。正常使用后保養(yǎng)簡(jiǎn)單，只要定期加油霧器油就可以。吸塵罩采用半合式組裝，打開扳手扣即可清理其內(nèi)煤渣，更換封閉鉆桿的半合式耐磨硅膠墊。過濾網(wǎng)清洗也很方便，打開噴淋除塵室扳手扣即能拿出來(lái)，用水沖洗后即可再插入使用。

（6）用水量小，保持作業(yè)面清潔。采用噴霧式噴淋方式，除塵效率高，且大量節(jié)約用水，并保持工作面清潔。

3.2 配套輔助降塵防塵措施

（1）鉆孔采用壓風(fēng)鉆進(jìn)時(shí)，施工回風(fēng)側(cè)30m范圍內(nèi)安設(shè)的三道螺旋式巷道全斷面覆蓋的風(fēng)水聯(lián)動(dòng)噴霧及時(shí)開啟，在最外緣的一道噴霧外側(cè)布設(shè)一道巷道全斷面覆蓋的捕塵網(wǎng)，進(jìn)行巷道內(nèi)二次降塵。

（2）孔內(nèi)返出的煤巖粉必須及時(shí)進(jìn)行灑水降塵并清理運(yùn)走，施工人員每班三次定期灑水沖洗施工處至噴霧之間的巷道積塵，及時(shí)清理鉆屑，發(fā)現(xiàn)粉塵積聚立即處理。

（3）干式鉆進(jìn)時(shí)施工人員必須佩戴防塵用具。

3.3 降塵效果分析

3.3.1 粉塵檢測(cè)

采用CCGZ-1000型直讀式測(cè)塵儀對(duì)鉆場(chǎng)原始粉塵量、鉆孔施工中未使用設(shè)備前的粉塵量、使用設(shè)備后的粉塵量進(jìn)行測(cè)量。

2016年10月11日早班，試驗(yàn)選擇在210600風(fēng)巷7#鉆場(chǎng)內(nèi)在施工的3#孔。鉆孔施工參數(shù)：方位40°，傾角-10°，設(shè)計(jì)孔深98 m；鉆孔在0～86m為煤，86m后見頂板砂質(zhì)泥巖；測(cè)粉塵時(shí)鉆孔施工段92～107m，巖性為砂質(zhì)泥巖，測(cè)得的粉塵為巖塵。由于鉆場(chǎng)內(nèi)狹窄，鉆孔在施工時(shí)，為保證人員及設(shè)備安全，選擇在距鉆場(chǎng)5m的下風(fēng)流方向安設(shè)儀器，此時(shí)巷道內(nèi)溫度為29℃，風(fēng)速1.21m/s，抽放管路中的負(fù)壓為230kPa，KCS-24Q型礦用濕式除塵器系統(tǒng)內(nèi)的風(fēng)動(dòng)馬達(dá)處于停用狀態(tài)，測(cè)得粉塵濃度見表1所示。

表1 210600風(fēng)巷7#鉆場(chǎng)3#孔粉塵濃度檢測(cè)表

2016年12月13日早班，在210600風(fēng)巷8#鉆場(chǎng)進(jìn)行了第二次試驗(yàn)，鉆場(chǎng)內(nèi)在施工18#孔。施工參數(shù)：方位315°，傾角-7°，設(shè)計(jì)孔深67m，測(cè)塵時(shí)孔深74.5m，測(cè)粉塵時(shí)鉆孔施工段74.5～81m，全孔為煤，測(cè)得的粉塵為煤塵；由于鉆場(chǎng)內(nèi)狹窄，鉆孔在施工時(shí)，為確保試驗(yàn)與施工兩不誤，選擇在距鉆場(chǎng)15m的下風(fēng)流方向安設(shè)儀器，此時(shí)巷道內(nèi)溫度為29℃，風(fēng)速1.16m/s，抽放管路中負(fù)壓為280kPa，KCS-24Q型礦用濕式除塵器系統(tǒng)內(nèi)的風(fēng)動(dòng)馬達(dá)處于停用狀態(tài)，測(cè)得粉塵濃度見表2。

表2 210600風(fēng)巷80鉆場(chǎng)188孔粉塵濃度檢測(cè)表

3.3.2 降塵效果分析

通過表1、表2數(shù)據(jù)表明，降塵處理后的粉塵濃度能達(dá)到規(guī)程要求。通過檢測(cè)分析，降塵率：總粉塵81.7%，呼吸性粉塵在75.2%左右；在煤塵中的降塵率：總粉塵約79.7%，呼吸性粉塵約65.8%。在巖塵中的降塵效果要比煤塵中的降塵效果好。實(shí)測(cè)計(jì)算的孔口降塵率比KCS-24Q礦用濕式氣動(dòng)除塵器的理論值偏低，分析原因應(yīng)為吸塵罩過鉆桿處的硅膠墊使用長(zhǎng)久，磨損嚴(yán)重，致使部分粉塵通過縫隙吹出，造成檢測(cè)的粉塵值偏大；在試驗(yàn)中，采用CCGZ-1000型直讀式測(cè)塵儀取樣時(shí)，作業(yè)人員清理孔口煤粉，用鐵鍬向鉆場(chǎng)外拋扔，造成第二次試驗(yàn)中使用除塵器時(shí)檢測(cè)的粉塵值偏大。若能及時(shí)更換硅膠墊，并配合巷道內(nèi)其他輔助降塵防塵措施，降塵效果將會(huì)更好。

4 結(jié)論

本文主要對(duì)KCS-24Q型礦用濕式氣動(dòng)除塵器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并在左權(quán)阜生煤業(yè)210600工作面壓風(fēng)排渣干式鉆進(jìn)松軟煤層順層鉆孔過程中進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用。數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果表明，該除塵作業(yè)方式能有效地降低粉塵濃度，改善作業(yè)環(huán)境，提高工作效率。