1 淮南矿业集团矿业分公司 安徽淮南232001；
2淮南矿业集团地质勘探工程处 安徽淮南 232052；
3淮南矿业集团平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司??安徽淮南??232001
摘要：煤矿生产避免不了粉尘的产生，粉尘由细微矿物颗粒组成，危害严重，影响职工身体健康。其中最为突出的问题就是煤矿工人因此所患的尘肺病，这种职业病死亡率高，也被称作隐形矿难，在我国这样的人群逐年上升。由于煤矿现在机械化程度比较高，防尘工作也就更加突出，成为眼下急需解决的问题，而且这也是煤矿企业健康持续发展必不可少的一项工作。
关键词：综合防尘系统；煤矿综掘；工作面；应用研究
导言
截至 2010 年底，全国累计报告尘肺病 676 541例，死亡 149 110 例，病死率为 22. 04%；截至 2012年底，全国累计报告发病 72. 7 万人，死亡 15 万人，煤炭行业约占全国尘肺病人 51%。因此，尘肺病也被称为“隐性矿难”。值得深思的是，目前我国尘肺病每年新增病例 2 万人左右，发病人数呈上升趋势。随着煤矿机械化程度的提高，防尘工作的重要性越来越突出，开展综掘工作面综合防尘系列化工作迫在眉睫，如何有效降低煤尘浓度控制煤尘，保障广大职工的身心健康，具有重大意义。
1综掘工作面的粉尘来源与浓度分布
通过对安源煤矿综掘工作面的粉尘进行调查分析可知，工作面尘源主要有以下几个方面：综掘机切割煤落煤过程中，压入式风筒引发的二次扬尘，煤的运输过程中，以及掘进机、刮板机和胶带输送机等机头转载点位置等等。综掘工作面粉尘的浓度分布情况：综掘工作面粉尘浓度一般多在1000mg/m3～2000mg/m3范围之内，且综掘工作面粉尘的尘源还会发生移动，这样粉尘将会扩散至整个工作空间内，根据煤矿综掘工作面的作业工序情况可知，粉尘来源主要是掘进机截割煤及煤的装运，其中截割煤产生的粉尘约占整个工作面产尘的80%～95%，煤装运约占整个工作面产尘的10%～20%。
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2综掘工作面防尘系统设计方案
整个系统包括4个子系统：掘进机自动喷雾—掘进机后50m处全断面防尘水膜自动喷雾—风门处煤流感应自动喷雾—胶带输送机机头自动喷雾。
2.1掘进机自动喷雾优化
掘进工作面煤（岩）尘是掘进巷道回风流中产生煤（岩）尘的根源，如何减少掘进工作面煤（岩）尘的浓度显得至关重要。加强优化掘进机的外喷雾、实现掘进机二运转载点喷雾的自动开关，可以进一步降低工作面煤（岩）尘的浓度。
2.1.1掘进机外喷雾优化
EBZ-200型掘进机外喷雾不足之处：①供水压力低，扩散半径不能有效地覆盖到巷道两帮；②原喷嘴雾化效果不佳，喷雾雾化效果不理想；③供水水源有杂质，容易堵塞喷嘴。针对以上问题进行研究、改进。把原喷嘴更换为螺旋喷嘴，其为空心锥形喷嘴，喷流角度范围为55°～165°，可以有效覆盖到巷道的两帮。空心锥形喷嘴结构紧凑，流道设计畅通，可以极大减少液体阻塞，得到最大流量。螺旋喷嘴的工作原理：液体（或浆料）通过与逐渐变小的螺旋面相切、碰撞后，形成极小的液体喷射而出，从而形成覆盖到巷道两帮的喷雾。
2.1.2掘进机自动喷雾
该装置把电流感应磁力开关安装在掘进机或胶带输送机的供电电缆上，掘进机或胶带输送机一旦开启，电缆内产生电流带动电流感应开关开启，连接喷雾的磁力阀门，通电后自动开启，巷道内的胶带输送机上方的喷雾开始工作。掘进机或胶带输送机一旦断电后，电流感应磁力开关感应不到电流，开关关闭，连接喷雾的磁力阀门停止供电，恢复闭合状态，喷雾停止工作。该装置提高了除尘的效率，降低了工人的劳动强度。
2.2防尘水膜自动喷雾
防尘水膜由覆盖全巷道断面的双层窗纱组成，以钢筋作为骨架，一侧留有行人“门框”，水帘迎风侧上方安装高压喷雾装置，形成的水雾呈帘幕状，当乏风流由此通过时，在不增大风阻的情况下，乏风中的悬浮颗粒、粉尘便被水幕拦截和捕获，不仅提高了除尘率，而且达到净化风流的目的。当掘进机启动后，主控箱监测到安装在掘进机电缆上由开停传感器发出的电流信号后，控制电动球阀打开防尘水幕处的喷雾捕捉掘进机割煤产生的煤尘；当主控箱监测到有热释红外传感器信号时，说明有行人通过，喷雾停止工作。当行人通过防尘水膜后延时25s喷雾自动恢复喷雾。
喷雾工作原理：当人员经过传感器时，传感器感应到人体散发出的热量，产生一个由传感器发出的弱电流，同时它的内阻发生变化，主控箱控制电路的频率选择性放大，并带动继电器动作，从而使防爆电磁阀的元件的开启、关闭，实现喷雾打开；掘进机停止工作后，由于开停传感器探测不到掘进机电流信号，所以电磁阀将自动关闭喷雾。
2.3煤流感应自动喷雾
风门处由于受胶带自身的缺陷、漏风的影响，容易造成煤尘飞扬，为此，对提高矿井综合防尘的质量提出了要求。在风门处胶带输送机上胶带下方安装感应托辊，通过煤流的重力来检测煤流信号，当煤流通过上胶带受压接触到感应托辊，感应托辊感应到压力后把信号传导到信号处理器，信号处理器带动自动阀门自动开启喷雾降尘装置。通过设立在风门处的喷雾限制煤尘飞扬，提高了除尘率，达到降低煤尘的目的。
2.4胶带输送机自动喷雾
胶带输送机头由于自身高度较高，煤矸抛洒在另一部胶带输送机上时，受到巷道风流的因素的影响，极易造成煤尘飞扬，如何降低矿井综合防尘的粉尘浓度提出了要求。参照回风流中防尘水膜设施，将胶带输送机机头设计立体骨架架构，并用窗纱包裹全封闭（胶带输送机电缆上安装开停传感器，当传感器检测到胶带输送机电流信号后，将信号反馈到主控制器上，同时带动继电器动作，从而使防爆电磁阀的元件的开启喷雾。当胶带输送机停止工作时，电动磁阀延时后自动停止），使煤尘不能够扩散到防尘罩以外的地方，在防尘罩内部使用喷雾直接降尘，不仅抑制了煤尘飞扬，而且降低了巷道内粉尘含量，实现了对转载点出的煤尘的有效控制。
2.5净化水幕配套捕尘帘
在综掘工作面的迎头50m范围内，设置第一道净化水幕配合综掘机联动；在开门点内100m处位置设置第二道自动水幕配套捕尘帘一起使用。其中需要水幕喷嘴2～5个，要求喷雾的压力达到2MPa以上，确保雾化程度可以覆盖巷道全断面；要求喷嘴直径在1．3mm～1．5mm之间，且喷流量为2L/min～3L/min；捕尘帘要求网格规格应设置为3mm×3mm，且要定期进行维护清理。
结语
通过在安源煤矿综掘工作面应用一系列综合防尘技术后，经实践观测可知，巷道的总粉尘浓度大大降低，基本已控制在6mg/m3内，其中呼吸性粉尘的浓度降低到了2mg/m3以内，综合降尘率高达95%以上，成功地减少了煤矿职工尘肺病的发生，为矿工的煤矿生产提供了一个干净的工作环境，保障了职工的身体健康和企业的安全生产。
参考文献
［1］杨胜强．粉尘防治理论及技术［M］．徐州：中国矿业大学出版社，2007．
［2］汤笑飞，等．全岩巷综掘面综合防尘技术及应用［J］．煤炭工程，2014，（06）：56－58．
［3］张京超，等．压风喷雾装置在基建矿井低水压防尘系统中的应用［J］．山东煤炭科技，2014，（01）：59－60．
［4］刘承宇，等．新型降尘材料在综掘工作面防尘中的应用［J］．四川师范大学学报（自然科学版），2013，（06）：970－974．
论文作者:陈晓勇1,王莹2,江坤3
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/3/1
标签：工作面论文; 粉尘论文; 胶带论文; 煤尘论文; 巷道论文; 喷嘴论文; 掘进机论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;