新疆焦煤（集团）有限责任公司 新疆乌鲁木齐 830025
摘要：掘进工作面掘进机割岩（煤）是矿井开采最为基本的生产作业工序之一，也是主要产尘源之一。测定，无防尘措施时司机处的粉尘可高达6000mg／m3。掘进工作面掘进迎头的粉尘浓度约为200-400mg/m3，甚至更高。严重威胁到操作人员的人身安全一级正确的操作。因此积极探索煤矿掘进面降尘技术尤为重要。
关键词：煤矿掘进面；降尘技术；降尘系统
引言
在矿井建设、生产过程中，由于采掘工作面扩散条件有限，采掘作业产生的粉尘对人造成极大的危害。细微的粉尘颗粒吸入人体会造成伤害，重者会产生尘肺病，在高温高压的条件下会产生爆炸，排入大气中对环境会造成一定的污染。粉尘的防治工作要从源头抓起，进行有针对性、有计划的长期不间断的防范治理。
1煤矿掘进的粉尘降尘技术分析
1.1煤层注水降尘技术
煤层注水是常见的巷道降尘技术，首先要在煤层进行钻孔，将大量的压力水与注水增强剂水溶液注入煤层，使煤体含水量不断增大，以避免破碎煤体散发灰尘?在煤层注水过程中，应首先考察煤层的注水可行性，对煤层注水孔布置参数?布置方式及注水压力?工艺等内容进行全面分析?在对煤层注水孔布置时，沿煤层层理进行钻孔，观察注水效果，注水压力能控制在10MPa~20MPa时，表示该工作面煤层可以进行压力注水?一般可以将注水压力定在12MPa~14MPa，湿润半径约3m?之后，根据煤层断面大小确定注水孔的布置，主要是针对布孔数量?孔深?孔径及封孔器尺寸进行分析，保证煤层注水湿润面积够大，以便于巷道掘进工艺与煤层注水工艺相互融合?煤层注水要随着巷道掘进过程不断推进，掘进15m~20m进行一轮钻孔注水，如此反复。
1.２喷雾降尘技术
喷雾降尘要通过喷雾装置完成，用水雾喷洒来捕捉巷道粉尘，增加粉尘密度进而使其下沉?可以直接利用喷雾降尘将水喷洒到岩堆与煤堆上，使粉尘始终保持湿润沉积效果，杜绝粉尘飞扬现象的出现?巷道掘进时，可以考虑为掘进设备配备高压喷雾系统，此配置易操作?易维护，能够保证较好的喷雾性能和降尘效果，而且耗水量也相对较低?掘进设备的高压喷雾装置喷雾压力可以设置在8MPa~22MPa，喷雾流量30L/min~150L/min，即可大幅度降低工作面粉尘。
1.３净化水幕降尘技术
净化水幕降尘技术是利用多个高压喷嘴共同组装形成一道净化水幕，其最佳安装位置为巷道内距离工作面２０ｍ～２５ｍ 处。在割煤作业过程中，水幕会自动打开，起到良好的洒水降尘效果。巷道掘进过程中，如果工作面经过水幕，可大量去除粉尘。还可以设置除尘风机，在出风口２ｍ～３ｍ位置再设置一道净化水幕，使工作面粉尘连续经历两道水幕。
除设置净化水幕外，也可以考虑在工作面安装除尘器来进行除尘。除尘器主要由过滤除尘段、旋流脱水段以及配套风机三部分组成。考虑到煤矿巷道内的环境，应选择铜质风机叶片配套除尘器，当风机运行过程中产生火花，铜质风机叶片可以保证电动机运行安全。另外，电动机应设置于除尘器内部，这样确保电动机能够在较为干净的环境中运行，不会沾染过多粉尘。
在风机引导过程中，除尘器通过过滤除尘段将水雾喷洒出去作用于含尘空气气流，它会大面积湿润气流中的粉尘颗粒，增加其密度导致粉尘颗粒下沉到过滤网上，过滤网则会对大颗粒粉尘进行筛选。经过过滤网的粉尘会通过旋流脱水段，在高速旋转离心力作用下被分解，最后分离于粉尘与空气中，不会再对巷道及工作面环境产生影响，而被过滤的粉尘与水会形成泥浆经污水管道排放出去。最后，风机会将干净空气引入巷道，保证生产环境良好。
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1.4掘进工作面通风除尘技术
掘进通风的方式有四种，为混合式、抽出式压入式和可控循环式。掘进通风除尘技术是以压抽混合式通风作为基础的，然后配合使用除尘器由此发展而来。秦跃平等研究“长压短抽”式除尘通风时掘进巷道中粉尘运移和分布规律，与压风筒口位置、抽吸比及压入风量等通风参数进行对比，从而分析对粉尘分布范围及其浓度的影响。黄金星等优化了以涡流控尘为主的机掘面长压短抽的除尘系统，对控尘系统同步移动方式进行优化设计、对除尘器承载滑车结构进行优化设计、对系统配套关键工艺技术进行改进及对集尘罩结构进行结构优化设计。杜翠凤等数值模拟了对长压短抽式通风掘进工作面粉尘的分布规律。王虹描述了使用煤炭科学研究总院太原研究院与德国CFT 公司一起开发了一套高效除尘系统，它适用于中国煤矿井下掘进工作面。此系统在压入式风筒的尾端安置了附壁风筒来改善机掘工作面的风流分布情况，让压入风流改变成轴向前进的旋转风流，构成一道旋转风幕，不仅可以对工作面粉尘的外扩散进行封挡，还能够增强集尘装置的集尘效果，完善机掘工作面的作业环境，还可以将积聚瓦斯吹散，加强矿井生产中的安全性，这便是旋流通风降尘技术。
2掘进机喷雾降尘系统
掘进机工作时，掘进机截割头的截齿与煤体之间会产生较大的研磨力，研磨造成了粉尘的产生，从这一点上讲，掘进工作面比采煤工作面产生的粉尘细微颗粒所占的比例会大，同时产尘的可能性更大。正是由于掘进机截割头工作的掏挖方式，使得掘进头上的内喷雾喷嘴极其容易被堵塞。由于巷道是盲道，工作面的通风方式大都采用局扇加引风筒的压入式通风，风筒吊装在巷道顶部一侧，风筒排出的风直接吹向工作面，在堵头阻挡下折回再推动巷道内的空气向外流动。由于这种反风作用，喷雾系统的水雾极其容易被吹到司机处，影响司机视线，给司机的操作带来很大影响。这给掘进工作面的喷雾降尘工作带来难题。掘进机截割头的掏挖工作方式也使安装再截割头上的喷嘴设计难度大，要求喷嘴既要有好的雾化效果，还要能防止堵塞，并便于清理。
掘进机采用煤科总院太原分院研制的EBJ—120TP型纵轴式设备。其可分为：内喷雾、外喷雾以及辅助喷雾系统，每个喷雾系统上都安装有喷嘴。为提高喷雾系统工作可靠性，设置过滤装置过滤喷雾用水，另外设计选择不易堵塞的除尘器。
喷雾系统是掘进机的附属设备。结合EBJ － 120TP 型掘进机的整体结构，设计了喷雾供水系统。在供水系统设计中，喷雾泵站只为内喷雾供水，这样喷雾泵站的选型只需满足内喷雾的压力和流量，既节省了成本，又保证了内喷雾所需的压力和流量，提高了内喷雾系统的使用可靠性。
针对掘进工作面粉尘浓度高、运移复杂、通风易产生二次扬尘的特点，提出新式机械除尘的流场诱导降尘研究是减少或避免重大安全生产事故和降低粉尘对作业人员的危害的高效率实用性研究。利用旋流正压流场和锥形负压流场将掘进粉尘引流到限定空间，然后结合限定空间中的气雾流场将粉尘沉降，此研究是解决大断面掘进工作面粉尘问题的有效途径之一。先通过送风筒出口处旋流器形成向下流动的旋转正压分流流场，把掘进头处的粉尘一次诱导至一定空间，阻止工作面粉尘向外扩散和二次扬尘；然后利用旋转雾化器高速旋转形成的负压，二次诱导粉尘至限定空间；最后通过风机的水雾流场将粉尘有效沉降，并从气流场中分离出来。
结束语
煤矿巷道掘进过程中产生的粉尘主要为岩尘和煤尘，它们主要源于采掘环节与装运环节，具有产生量高、浓度高等特点。粉尘中的煤尘还具有易燃易爆属性，巷道内煤尘积累过多，遇到明火后可能引发爆炸，对整个矿井生产巨大的威胁。因此积极探索煤矿掘进面降尘技术及降尘系统具有重要的现实意义。
参考文献
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论文作者:陈立峰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/7
标签：粉尘论文; 工作面论文; 巷道论文; 煤层论文; 水幕论文; 系统论文; 除尘器论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;