摘要：科技在快速的发展，社会在不断的进步，随着中国煤矿行业的不断发展，实现煤矿安全生产成为当前煤矿开采掘进中的一项重点内容。现阶段，大部分煤矿工作面的产尘量急剧增加，尤其是煤矿内部岩尘中的SiO2含量较高，不仅会对煤矿井下作业人员的身体健康造成严重威胁，而且井下粉尘的大量堆积极易引发粉尘爆炸。如果不能对这些粉尘进行有效治理，那么就会对煤矿开采的生产安全带来极大威胁。当前，针对综掘工作面产尘问题，国内外已研发了多种抽尘净化技术，但在实际应用过程中大都存在一定的局限性，在岩巷综掘工作面除尘应用中不能达到较好的除尘效果。本文主要针对山西潞安温庄煤业有限责任公司岩巷综掘工作面控除尘技术展开研究。
关键词：综掘工作面；岩巷；控除尘技术；粉尘治理
引言
煤矿粉尘污染引发职工尘肺病的问题一直是困扰煤矿企业的最重要的安全问题之一。在医学上尘肺病被称为“不治之症”，只能预防，不可治愈。预防职工患尘肺病的关键是降低作业场所的呼吸性粉尘浓度，减少职工吸入肺部的呼吸性粉尘量。在煤炭开采众多生产环节中综掘面粉尘污染尤为严重，很多矿区在未采取任何措施时掘进工作面粉尘质量浓度可达2000mg/m3以上，在采取一定的防尘措施后很多矿区掘进工作面粉尘质量浓度仍在500mg/m3以上，严重超过《煤矿安全规程》中关于粉尘质量浓度的限制要求。
1控除尘技术原理
控除尘技术是长压短抽通风除尘技术与控尘技术的一种结合。该技术对应的控除尘系统分为除尘系统和控尘系统，除尘系统包括除尘风机、负压风筒及掘进机上的集尘罩，控尘系统主要由附壁风筒组成。首先通过附壁风筒的径向风流将含尘气流压制在掘进工作面迎头范围内，再通过集尘罩将含尘气流吸入负压风筒直至除尘风机位置，进行集中除尘处理。
2工作面控除尘技术优化研究
2.1工作面合理风量匹配分析
工作面采用2×55kW对旋轴流压入式风机向工作面供风，风机风量720～950m3/min，实际供风量在850m3/min左右。掘进工作面供风需求量可按照满足人员呼吸需求根据式(1)计算:Q=4×N×Km式中，Q为供风需求总量，m3/min;N为井下同时工作人数，人;Km为矿井通风系数，一般取1．2～1．25。根据现场实际情况，按照现场交接班最多人数40人，Km取1．25，计算可得工作面供风量不得小于200m3/min。按满足稀释瓦斯需求根据式(2)计算:Q=100×q掘×K掘通式中，q掘为掘进工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min;K掘通为掘进工作面瓦斯涌出量不均衡系数，由实测统计得到。根据现场实际情况，瓦斯绝对涌出量为1．0m3/min，瓦斯涌出量不均衡系数为1．5，计算可得为满足稀释瓦斯需求供风量不得小于150m3/min。按照满足工作面最低风速0．25m/s和最大风速4m/s要求，分别根据式(3)，(4)计算:Q≥Qmin=15×S大式中，Qmin为满足最低风速要求的需风量，m3/min;S大为掘进过程中巷道最大断面积，m2。Q≤Qmax=240×S小式中，Qmax为满足最高风速要求的需风量，m3/min;S小为掘进过程中巷道最小断面积，m2。根据巷道掘进过程中最大断面积21．27m2和最小断面面积20．09m2计算可得:该掘进工作面最低风量不得小于319．1m3/min，最大供风量不能大于4821．6m3/min。由此可以看出，工作面的实际供风量850m3/min远大于工作面最低供风需求和除尘器的实际处理风量。供风风筒直吹工作面迎头的风量直接影响到工作面粉尘防治的效果，有研究表明除尘器处理风量为工作面供风量的75%～85%时，掘进面降尘效果较为理想。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按照除尘器实际处理风量350m3/min，除尘器处理风量为供风量的80%计算可得，工作面合理的供风量为437．5m3/min。
2.2采掘工作面控除尘措施
矿井投产时装备2个回采工作面，15#煤层布置1个一次采全高煤综采工作面，3#煤层布置1个高档普采工作面。并配备有4个掘进工作面，4个掘进工作面均为煤巷掘进工作面。在回采、掘进生产过程中极易产生粉尘，因此，回采、掘进工作面除尘是实现降尘的根本措施，也是最有效的措施。采掘工作面的除尘措施主要有：a)煤层注水。对回采工作面进行煤体注水，即在辅助运输顺槽采用深孔动压注水，使煤体均匀湿润，减少煤尘的产生，抑制煤尘飞扬。b)喷雾洒水。采煤机在割煤过程中配有符合规定喷雾压力和流量的机载内、外喷雾装置，随采随喷，同时，在运煤、溜煤、各个转载点设有喷雾洒水设备，无水或喷雾装置损坏时必须停机。采煤工作面顺槽破碎机安装有防尘罩和喷雾洒水装置。掘进工作面采用压入式通风，煤巷掘进机设有内外喷雾装置，可以随掘随喷。c)湿式作业。井下风钻、煤电钻均采用湿式打眼，水炮泥封孔，同时在掘进巷道和硐室时，必须采取巷帮冲洗、爆破喷雾、装岩洒水和净化风流等综合防尘措施。d)设计要求在采、掘工作面进风巷及回风巷安设风流净化水幕，水幕设置要灵敏可靠，使用正常，封闭全断面。e)加强个体防护，为井下职工配备了防尘口罩。
2.3压风筒配套设计
为降低劳动强度，负压风筒设计布置在桥式转载机上。同时，为增加负压风筒的抗变形能力，风筒采用刚性材料制作，断面呈矩形，性能稳定且不影响现场正常的生产，其可靠性和适用性均得到满足。受掘进机移动影响，掘进机机尾及桥式转载机的转载点位置存在相对位置移动，通过调研采用复合材料风筒，保证了负压风筒的正常运行，该复合材料耐磨损，提高了使用寿命。
2.4吸尘罩的优化设计
吸尘罩的布置方式及吸尘罩距离迎头的距离直接影响除尘器的收尘效果，一般吸尘罩距离迎头的距离不能超过3m。原方案中吸尘罩距离迎头的距离为7m左右，严重影响吸尘罩收尘效果。原方案中吸尘罩之所以远离掘进面迎头的主要原因为:吸尘罩高度过大影响掘进机司机作业时视线;吸尘罩位置超过掘进机转动圆盘，圆盘来回转动容易造成负压风筒磨坏。为此，设计了整体式扁平吸尘罩，加大了吸尘罩的长度，降低了吸尘罩的高度，在掘进机司机前部采用矩形吸尘罩，在掘进机转盘后部设计风筒支撑架将风筒悬空。此吸尘设计方案解决了两个方面问题:一是吸尘罩高度过大影响掘进机司机视线的问题，矩形吸尘罩高度为400mm，宽度为1200mm;二是防止风筒被磨坏的问题，变接风筒固定牢靠后能够使矩形风筒脱离掘进机圆盘位置而不与转盘接触，从而避免风筒摩擦损坏。
结语
通过对某瓦斯治理巷工作面供风量与除尘器处理风量的匹配分析与分风三通的设计应用，成功解决了工作面供风量与除尘器吸风量不匹配的问题。通过迎头风流控制器的设计与应用，改变了原来方案中风流直吹迎头，导致粉尘飞扬扩散难以收集的难题。通过吸尘罩的设计优化，解决原来风筒容易磨坏及司机视线遮挡问题，成功将吸尘罩距离迎头位置由原来的7m缩短到3m，大大提高了除尘器的收尘效果。系统进行综合优化改进后取得了比较好的降尘效果，选取的3个典型测点的总粉尘降尘效率均达到了93%以上，呼吸性粉尘降尘效率也达到90%以上，成功控制了岩巷掘进粉尘的质量浓度，同时也可以为其他矿区岩巷粉尘治理提供参考。
参考文献
［1］李雨成．基于风幕技术的综掘面粉尘防治研究［D］．阜新:辽宁工程技术大学，2010．
［2］李德文，马俊，刘何青．煤矿粉尘及职业病防治技术［M］．徐州:中国矿业大学出版社，2007．
［3］金龙哲，李晋平，孙玉福，等．矿井粉尘防治理论［M］．北京:科学出版社，2010:23－24．
论文作者:陈胜利
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/8
标签：工作面论文; 风量论文; 粉尘论文; 除尘器论文; 煤矿论文; 瓦斯论文; 断面论文; 《基层建设》2019年第23期论文;