综掘工作面粉尘综合治理方案研究

摘 要：煤矿的生产过程中会产生大量的粉尘，根据煤尘爆炸性鉴定结果，我矿开采煤层均具有爆炸性危险，煤尘在空气中达到一定浓度时，在外界明火的引燃下，能发生燃烧和爆炸，严重威胁矿工的生命安全。为降低工作面粉尘浓度，改善工作人员作业环境，减少尘肺病的发生，我矿成立综掘工作面粉尘综合治理创新小组，在查阅了大量的相关资料，学习借鉴其他矿井防尘管理方面的做法和经验之后，决定采用新方法对矿井综掘工作面防尘系统进行改造。

关键词：综掘工作；粉尘综合治理；方案研究

1 掘进机高压外喷雾降尘系统

根据高家梁煤矿20305辅运顺槽综掘工作面的基本情况，本方案设计采用高压喷雾降尘系统。该技术利用喷雾泵将水压增到8～13MPa范围内，输送到安装在掘进机截割臂上的高压喷雾器喷出高压水幕覆盖截割头及其周围，降低截割头附近的粉尘。

高压喷雾系统组成：BPW31.5/16喷雾泵，GPS780自动控制水箱，高压喷雾装置，防爆控制开关，电缆，管路及附件。

高压喷雾系统设备参数：额定压力16MPa，额定流量31.5L/min，外形尺寸1070mm×723mm×640mm，电压等级660V/1140V，重量380kg，自动控制水箱外形尺寸1400mm×810mm×1000mm，重量360kg。

高压喷雾系统安装方法：（1）矿用喷雾泵和自控水箱用现场设计的承载车装载，承载车安装在掘进机桥式转载机后部运输轨道上，实现泵站随着掘进机不断推进，一起向前移动。（2）喷雾装置安装在掘进机截割头伸缩部后端位置处，距掘进头2m左右，以能有效降尘，并能有效防止掘进机落煤、落矸破坏为前提，用螺栓将喷雾装置固定牢靠。（3）水箱和泵之间用高压胶管连接，泵出水口用（KJ25×2000）高压胶管连接，然后再用变接头将KJ25和KJ13的高压胶管连接起来，最后将高压胶管（KJ13）一直延伸到掘进机摇臂，连接到喷雾装置的进水口。

2 长压短抽通风除尘系统

以控尘装置控尘、除尘设备抽尘净化相结合的长压短抽通风除尘系统。系统安装实施时，在供风风筒出风口连接涡流控尘装置提高除尘器收尘率；利用现有除尘器、抽尘风筒及吸尘罩形成除尘系统，涡流控尘系统布置在巷道左侧，除尘器系统设计了两种安装方案，一种采用单轨吊吊挂法，另一种方法将除尘器装载承载滑车，布置在桥式转载机后部滑轨上。

2.1 涡流控尘装置安装配套

涡流控尘系统组成：ZKW-600A型涡流控尘装置，风筒变径接头，防爆开关，电缆，链条及铁丝等附件。涡流控尘装置技术参数：装置主要由风筒储存器、风向转换器和涡流风筒组成，外形尺寸： 9580mm×678mm×1200mm，进出口直径600mm，额定功率15kW，工作阻力≤600Pa，涡流强度≥4.0，额定电压660/1140V，重量1050kg。

涡流控尘装置安装方法：巷道中Φ1000mm供风风筒通过变径接头（Φ1000mm变Φ600mm）与涡流控尘装置的负压风筒储存器接口连接，涡流控尘装置安设在掘进机后部巷道左侧地面上，用链条连接掘进机，由掘进机牵引向前移动。

涡流控尘装置运行参数：装置连接在供风风筒前端，其前端出口距离工作面5m～21m；安装完成后，调节涡流风筒顶端出风条缝的宽度（5cm），使涡流风筒出风均匀，末端出风基本为零，调试完成后即可投入使用。

2.2 除尘器系统安装

除尘器系统组成：承载滑车，除尘器，风筒弯道，负压骨架风筒，吸尘罩，负压骨架风筒支撑架，防爆控制开关，电缆，进水管，排污管，链条及铁丝等附件。

除尘器设备参数：除尘器处理风量225m3/min，电机功率18.5 kW，喷雾供水压力≥0.3Mpa，配套负压风筒18m。

除尘器安装方法：设计制作承载滑车，架设在桥式转载机后部轨道上，除尘器布置在承载滑车上高压泵站后部，用螺栓将除尘器地脚和承载滑车连接；除尘器前端连接抽出式骨架风筒，延伸至掘进机摇臂处，风筒前端连接吸尘罩，整个骨架风筒用固定架固定在转载机桥架上，除尘器后端连接风筒弯道，使出风向巷道侧壁喷射。连接电源，线缆留出移动富余量；连接巷道静压水，管路留出移动富余量；连接排污管，出水端放入巷道排污沟。

除尘器运行参数：运行时，使负压风筒吸风口距工作面始终保持在2m～3m，为防止重叠段及工作面出现瓦斯超限或瓦斯积聚现象，重叠段长度要求大于等于8.4m，并应安设瓦斯浓度传感器，对瓦斯浓度变化情况进行实时监控，若出现瓦斯报警，应立即停止除尘器，待掘进巷道瓦斯浓度都达到规程规定的浓度以下后，再开启除尘器，使通风除尘系统正常工作。

3 掘进工作面粉尘浓度超限自动喷雾降尘系统

根据高家梁煤矿20305运输顺槽综掘工作面的基本情况，在综掘工作面距工作面50米的位置，布置一套ZPA-63S型粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置，设置1道断面喷雾净化回风流，组成粉尘浓度超限自动喷雾降尘系统。

该系统具有以下功能：（1）具有超限喷雾功能，即根据作业场所的粉尘浓度设置控制限值，当作业场所粉尘浓度超过控制限值时喷雾自动打开进行降尘，作业场所粉尘浓度低于控制限值后，喷雾自动停止；（2）该装置可单独自成系统使用，也可与矿井安全监测系统联网使用，可对监测点粉尘浓度连续监测；（3）装置设限浓度值范围宽，可在10mg/m3～490mg/m3范围内任意设定；（4）装置具有回差控制功能，可防止在设限浓度值附近电磁阀反复动作；（5）装置在喷雾期间如有人员经过，喷雾停止，人员通过后继续喷雾；（6）装置具有参数存储功能，断电后恢复供电，仍按原存储的参数进行工作。

3.1 安装、使用

（1）沿巷道横断面布置一道喷雾，要求喷雾水幕能够封闭巷道断面；（2）超限喷雾装置控制箱安设在喷雾水幕上风向，靠巷道边沿离地0.5m高处安设，根据供电距离接好电源线，通信线路与监控分站连接；（3）光控探头连接到控制箱对应接口，分别布置在喷雾水幕前后8m位置，固定在巷帮锚杆头上，要求探头方向对准巷道1.2米水平高度；（4）电磁阀连接线连接到控制箱对应接口，水路连接经过巷道供水管、阀门、过滤器、电磁阀到达喷雾水幕；（5）粉尘浓度传感器连接到控制箱对应接口，布置在喷雾水幕上风向8m位置，吊挂在距顶0.5m的巷道顶板上，靠一边布置。（6）通电，通水，设置粉尘浓度超限值，即可正常使用。

实施过程：（1）2010年12月份在20305辅运工作面掘进机安装了综掘机高压喷雾降尘系统、涡流控尘装置与除尘器组成长压短抽通风除尘系统和粉尘浓度超限自动喷雾降尘系统。（2）观测对粉尘的除尘效果，和未安装综合粉尘治理前粉尘浓度进行对比，验证综合防尘系统的除尘效果。（3）通过对比分析，如达到预想效果，在全矿所有综掘工作面推广粉尘综合防治系统。

实施效果：在20305辅运安装综合防尘系统后，工作面的粉尘浓度大幅降低，粉尘浓度由原来生产时200mg/m3-300mg/m3降低为10mg/m3-20mg/m3，工作面的作业环境得到了极大的改善，特别是采用除尘器对呼吸性粉尘的除尘效率一般可以达到85%以上，除尘效率比较高，降低了煤尘爆炸的危险，减少了尘肺病的发生。

综掘工作面综合防尘系统在煤矿已普遍使用，特别是对呼吸性粉尘，除尘效果很好，是一种新型的具有广阔推广前景的方法。