巖巷綜掘粉塵綜合治理技術(shù) 　 　

　?　

大興礦?? 李? 廣 　 　

??????????????????????????????????? 　 　

摘要： 隨著井巷工程機械化程度的不斷提高，巖巷綜掘在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量粉塵，既要從源頭綜合治理出發(fā)做到本質(zhì)安全化，又要消除已產(chǎn)生的粉塵保障員工身體健康。根據(jù)現(xiàn)有的綜合防塵措施與設(shè)備投入，尋找漏洞彌補不足，從捕塵、消塵、降塵過程入手，研制發(fā)明了抽壓結(jié)合、集中水幕、吸能緩沖裝置為核心的“四級降塵技術(shù)”。該技術(shù)是一套嶄新的、安全的、實用的綜合治理粉塵技術(shù)，具有極大的推廣使用價值。 　 　

關(guān)鍵詞：綜掘?? 巖巷?? 粉塵?? 治理 　 　

1 技術(shù)背景　　

隨著采掘生產(chǎn)的有序進行，大功率綜掘設(shè)備的投入實現(xiàn)了高效的施工進度，全巖巷道的掘進均已采用綜掘機施工。因此巖石巷道綜掘施工時的粉塵治理工作，成為困擾施工安全和職工健康的顯著問題。目前使用的除塵風(fēng)機設(shè)備只能對巖巷掘進工作面80m以內(nèi)產(chǎn)生的粉塵起到降塵作用，而除塵風(fēng)機排塵的乏風(fēng)因風(fēng)速過高，除塵效果差，導(dǎo)致除塵風(fēng)機后部乃至沿線巷道粉塵嚴(yán)重超標(biāo)，對現(xiàn)場的安全條件和員工的身體健康帶來了一定的危害。因此除塵風(fēng)機后段粉塵治理工作，成為了大興技術(shù)人員急需立項攻關(guān)解決的難題。為了更好的保障掘進安全生產(chǎn)和員工職業(yè)健康，經(jīng)過7個月反復(fù)實踐，研發(fā)了抽壓結(jié)合、集中水幕以及吸能緩沖裝置相結(jié)合的四級降塵技術(shù)，在綜掘巖巷的粉塵治理方面取得了重大進展。　　

2 工作面概況 　 　

大興礦現(xiàn)有掘進工作面8個，其中巖巷5個，煤巷3個。首次實踐工作面為北二1205底板瓦斯道，巷道全長1601m。本工作面為12煤層第二個工作面，工作面西側(cè)為未采動區(qū)，東側(cè)為北二1203工作面；南側(cè)為保護煤柱，北側(cè)為大隆井田。工作面地表為大孤榆樹村農(nóng)田沉陷區(qū)，沉陷區(qū)內(nèi)有兩處積水坑，該積水區(qū)在回采9煤層時已進行了安全論證。工作面地表有2條礦區(qū)公路和5條電力線通過，地面標(biāo)高在+65.2～+74.2m之間。工作面在北二采區(qū)14煤層下部巖層中，距14-1煤層12～15m，上鄰14-2煤層，煤厚一般為0.51m，下鄰15-2煤層，煤厚2.15m，工作面掘進處于這兩層煤之間，間距48m左右，對掘進無影響。工作面水文地質(zhì)條件簡單，掘進期間粗砂巖、砂礫巖為微弱承壓直接充水含水層，含孔隙水、裂隙水，預(yù)計頂板局部會有淋水現(xiàn)象。巖層硬度(?)4～6。現(xiàn)使用的是EBZ-260型綜掘機，每循環(huán)1.6米截割時間大約為3～4個小時，因此產(chǎn)生大量的粉塵。　　

3 綜掘巖巷“粉塵”綜合治理技術(shù)　　

3.1 過去式“抽壓結(jié)合、一級降塵”粉塵治理技術(shù)簡介　　

除塵風(fēng)機無疑是巖巷掘進最好的降塵設(shè)備之一，工作面正常施工中，使用1臺KCS-550D型濕式除塵風(fēng)機配合綜掘機，實現(xiàn)抽壓結(jié)合，通過除塵風(fēng)機進行一級降塵；然而在實際使用過程中卻發(fā)現(xiàn)該設(shè)備存在一定的設(shè)計缺陷?，F(xiàn)有的除塵方法只能滿足除塵風(fēng)機至工作面80m左右范圍內(nèi)的作業(yè)環(huán)境，除塵風(fēng)機將工作面粉塵經(jīng)過設(shè)備降塵后排出，造成后部的粉塵速度增快，巷道內(nèi)能見度只能在1m左右，運輸人員只能在停止掘進時進行作業(yè)，極大的影響生產(chǎn)；并且粉塵隨意飛揚導(dǎo)致巷道幫、頂、風(fēng)筒、管路、電纜及其他設(shè)備設(shè)施上粉塵嚴(yán)重超標(biāo)，除塵風(fēng)機的使用并沒有真正意義上將粉塵進行根治，相反為沿線施工作業(yè)人員埋下了嚴(yán)重的安全隱患。通過積極而有效的探索，對粉塵形成的原因和目前除塵風(fēng)機除塵效果不佳的研究和分析，找到了其主要原因有：除塵風(fēng)機排除塵的乏風(fēng)因風(fēng)速過高，除塵效果差，導(dǎo)致除塵風(fēng)機后部乃至沿線粉塵嚴(yán)重超標(biāo)。同時除塵風(fēng)機骨架風(fēng)筒直徑不合理，Ф600mm的骨架風(fēng)筒徑小，除塵力不足，易破損；Ф800mm的骨架風(fēng)筒徑大，抽力小，影響作業(yè)空間。　　

3.2 “抽壓結(jié)合、集中水幕、吸能緩沖裝置相結(jié)合“四級降塵技術(shù)”研究　　

3.2.1 抽壓結(jié)合 技術(shù)特征　　

抽壓結(jié)合除塵是指利用原有的KCS-550D型濕式除塵風(fēng)機除塵特性，針對現(xiàn)場實際的除塵效果，特殊定制Ф700mm的骨架風(fēng)筒，用于除塵風(fēng)機前部捕塵。同時在距巖巷綜掘工作面巷道拉門口不超過200m位置施工1個6m深、6m寬除塵硐室，在除塵風(fēng)機后部接設(shè)Ф1000mm的正壓風(fēng)筒延伸至除塵硐室內(nèi)。利用除塵風(fēng)機抽取粉塵后再通過風(fēng)筒壓入除塵硐室內(nèi)集中排放粉塵，使風(fēng)筒段巷道粉塵濃度達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。　　

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

圖1 “抽壓結(jié)合”圖 　 　

3.2.2 集中水幕技術(shù)特征 　 　

集中防塵水幕簾采用6’鐵管或扁鐵焊制成龍門架，中間鋪滿5mm×5mm目眼的鋼絲紗網(wǎng)制作，內(nèi)外接40個 9孔外牙噴霧頭，使集中排放過來的粉塵在水幕噴霧效果下達(dá)到降塵、消塵的目的。　　

集中水幕在除塵硐室內(nèi)共設(shè)3組，1組圓環(huán)噴霧設(shè)在硐室口除塵風(fēng)筒末端集中排塵口處；1組設(shè)在除塵硐室全斷面頂板處；1組設(shè)在除塵硐室里吸塵緩沖裝置前。　　

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

圖2 “集中水幕”圖 　 　

3.2.3 吸能緩沖裝置技術(shù)特征 　 　

吸能緩沖裝置技術(shù)主體為降塵海綿，采用2000mm×3000mm×50mm規(guī)格的降塵海綿安設(shè)在集中排塵口正前方，相距排塵口留有5m緩沖距離。同時設(shè)置1組專用集中水幕增強該緩沖裝置的吸能特性，并加工專用卡子以增加吸能緩沖裝置的牢固和實用性。　　

由于除塵風(fēng)機抽取粉塵時的乏風(fēng)風(fēng)速過快，僅通過集中水幕無法徹底消塵，因此設(shè)計吸能緩沖裝置，能使高速排放的粉塵降速，由于該除塵裝置有很好的吸附能力，所以通過設(shè)計吸能緩沖裝置能夠很好的使粉塵達(dá)到降塵、降速的目的。　　

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

圖3 “吸能緩沖裝置”圖 　 　

3.2.4 以三種技術(shù)為核心的四級降塵技術(shù)特征 　 　

⑴ 工作面掘進切割期間，開啟除塵風(fēng)機，利用除塵風(fēng)機自身的抽排力抽取粉塵，使除塵風(fēng)機前段粉塵達(dá)標(biāo)，此為一級降塵。　　

⑵ 粉塵通過除塵風(fēng)機抽取后，沿除塵風(fēng)機后接設(shè)的φ1000mm風(fēng)筒集中排放到除塵硐室，在除塵風(fēng)筒末端集中排塵口處安設(shè)一組圓型噴霧，將集中排放過來的粉塵通過專用集中水幕進一步過濾降塵，此為二級降塵。　　

⑶ 通過集中水幕二級降塵后的高速粉塵打到安設(shè)在硐室內(nèi)的吸能緩沖裝置上，使粉塵降塵、降速，此為三級降塵。　　

⑷ 最后被降速的粉塵在硐室內(nèi)自由擴散出硐室時，經(jīng)過硐室口全斷面的集中凈化水幕簾再一次降塵霧化，使巷道內(nèi)的粉塵達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍，此為四級降塵。　　

　 　 　 　 　 　

圖4 “四級降塵技術(shù)”示意圖 　 　

4 “一級降塵”和“四級降塵”效果對比　　

4.1 試驗地點及綜合防塵實踐情況 　 　

試驗地點應(yīng)選擇在大興礦北二采區(qū)12煤層北二1205底板瓦斯道掘進工作面進行。　　

一級降塵：采用的是KCS-550D型濕式除塵風(fēng)機單向抽排粉塵方式，除塵范圍僅針對除塵風(fēng)機前端80米以內(nèi)距離，效果一般。而對于除塵風(fēng)機后整條巷道來說，掘進期間粉塵嚴(yán)重超標(biāo)，能見度極低。　　

四級降塵：新鮮風(fēng)流通過局部通風(fēng)機供風(fēng)，由正壓風(fēng)筒送至掘進工作面。當(dāng)綜掘機準(zhǔn)備切割工作面時，打開風(fēng)筒三通，同時關(guān)閉風(fēng)筒夾，保證正壓風(fēng)筒斷開位置大于除塵風(fēng)機10m位置，且負(fù)壓風(fēng)筒距工作面不超過2m。此時開啟除塵風(fēng)機，除塵風(fēng)機后連接直徑1m的風(fēng)筒延伸至除塵硐室內(nèi)集中降塵水幕簾處，使除塵風(fēng)筒內(nèi)高速運行的粉塵噴射到安設(shè)在除塵硐室里幫壁上的吸能緩沖裝置上進行降速，同時開啟水閥門，使水流經(jīng)過噴霧頭使粉塵霧化達(dá)到降塵效果。至此工作面粉塵途經(jīng)集中降速、降塵后至回風(fēng)道，完成一個循環(huán)，達(dá)到巖巷綜掘降塵、消塵的作用，與之前單一使用除塵風(fēng)機降塵效果相比，消塵效果明顯，不但保障了員工的身體健康，更是對安全生產(chǎn)起到了積極作用。　　

4.2 綜合防塵效果對比分析　　

通過不同時間與掘進工作面延伸施工不同地點觀測粉塵濃度來確定降塵效果。巷道內(nèi)粉塵效果抽查實測見下表1。　　

表1 粉塵效果抽查實測表 　 　

　?　

　?　

通過采用四級降塵技術(shù)與以往的一級降塵技術(shù)相比較，粉塵濃度降低90％以上，效果顯著，整條巷道粉塵濃度均能達(dá)標(biāo)，保證了安全生產(chǎn)。　　

5? 經(jīng)濟與社會效益分析 　 　

采用理論分析、現(xiàn)場技術(shù)論證等多種研究手段，以“抽壓結(jié)合、一級降塵”與“抽壓結(jié)合、集中水幕、吸塵緩沖裝置為核心的四級降塵技術(shù)”進行對比，通過從掘進工作面到降塵點粉塵情況監(jiān)測進行日分析、月統(tǒng)計，粉塵濃度衰減數(shù)值進行計算，粉塵達(dá)到國家安全標(biāo)準(zhǔn)，該項技術(shù)得到推廣應(yīng)用，獲得了良好的技術(shù)經(jīng)濟、社會效益。　　

5.1? 技術(shù)效果分析 　 　

通過綜合粉塵治理技術(shù)的實踐，一級降塵率可達(dá)到25%左右，二級降塵率可達(dá)到41%左右，三級降塵率可達(dá)79%左右，四級降塵率可達(dá)到90%左右，從以上數(shù)據(jù)分析，吸能緩沖裝置和集中水幕降塵效果較好，技術(shù)效果顯著。　　

5.2 經(jīng)濟對比分析 　 　

對粉塵效果分析的同時，“抽壓結(jié)合、集中水幕、吸塵緩沖裝置為核心的四級降塵技術(shù)”，該技術(shù)方案需將原有的Ф800mm的骨架風(fēng)筒改造為Ф700mm的骨架風(fēng)筒，日常材料費投入幾乎沒有發(fā)生增長；需投入200米Ф1000mm的風(fēng)筒，日常掘進施工中可反復(fù)使用，因此經(jīng)費可忽略不計；防塵水幕架需用6分鐵管和16mm鋼筋、焊制龍門架、底板沙子水泥投入小計為1267元；噴霧水頭40個及人工費，小計為729元。利用現(xiàn)有的施工硐室，工程量沒有增加。整體技術(shù)共需多投入資金約：1996元。　　

5.3? 社會效益分析 　 　

大興礦“綜掘巖巷粉塵綜合治理技術(shù)”在試驗區(qū)域有效地提高了員工的作業(yè)效率，創(chuàng)造了安全的井下工作環(huán)境，取得了很好的社會效益。　　

5.4? 推廣應(yīng)用前景 　 　

大興礦“綜掘巖巷粉塵綜合治理技術(shù)” 降塵效果提高到了90%以上，極大改善了作業(yè)環(huán)境，使巷道時刻處在優(yōu)質(zhì)環(huán)境中，最重要的是為員工的身體健康提供了可靠保障；此項技術(shù)尚屬首次提出，且具有較高實用性和先進性；不用另行增加設(shè)備，沒有較高資金投入。同時更有助于塑造良好的企業(yè)形象，社會效益顯著。研究成果對相似條件礦井粉塵綜合治理具有借鑒意義及推廣應(yīng)用前景。　　

6? 主要結(jié)論 　 　

在鐵法煤業(yè)(集團)有限責(zé)任公司有關(guān)處、室的大力支持下，結(jié)合大興礦特殊地質(zhì)條件實際情況，該技術(shù)項目首創(chuàng)并成功實踐，對巖巷綜掘粉塵治理有著積極的指導(dǎo)意義。該技術(shù)是一套嶄新的、安全的、實用的綜合治理粉塵創(chuàng)新技術(shù)，有效解決了除塵風(fēng)機后段粉塵較大問題。具有極大的推廣使用價值，可以廣泛的應(yīng)用在巖巷綜掘施工中，從而積累了豐富的經(jīng)驗，安全的同時還優(yōu)化了工作環(huán)境，保障了員工身心健康，具有廣闊的發(fā)展空間。　　

參考文獻 　 　

[1] 張殿印。《除塵工程設(shè)計手冊》，化學(xué)工業(yè)出版社，2010.　　

[2] 國家煤礦安全監(jiān)察局，煤礦安全規(guī)程[M]。煤炭工業(yè)出版社，2011。　　

　?　

作者簡介 李廣 (1981 年-) ，男，工程師,畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專業(yè)，鐵煤集團大興煤礦生產(chǎn)科副科長。曾在省級刊物發(fā)表論文3篇。聯(lián)系電話：15241005841。　　

　?　

　?　

　?　

　?　

　?　

　?　

　?　

　?