煤矿综掘工作面的综合防尘技术
摘要： 介绍了在纳林河矿井综掘工作面综合防尘中通过使用改进的除尘风机抑尘、综掘机安装喷雾并与综掘机截割运行时闭锁、无动力除尘等技术，不仅给井下生产创造良好的工作环境，也大大降低和减少施工一线职工职业疾病的发病率。
关键词： 综掘工作面；粉尘、煤尘；综合防尘
中图分类号：TD714 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）24-0035-02
0 引言
近年来，随着煤矿施工中机械化程度大幅提高，粉尘给工作环境、人体健康、安全生产造成的影响越来越严重。在煤矿生产过程中，综合掘进机作业、原煤装载及运输过程中都会产生大量的粉尘。
并且随着生产能力的不断增加，生产过程中产生的煤尘越来越多，种类也随着生产工艺的变化千差万别，严重威胁矿井的安全生产和工人的生命安全。为此，有效地进行煤尘防治，控制煤尘，降低煤尘浓度，改善工作环境，杜绝煤尘事故，是煤矿安全生产亟待解决的问题。
1 工程概况
乌审旗蒙大矿业公司纳林河二号矿井设计生产能力8.00Mt/a，采用立井开拓，在工业场地内布置一号主立井、二号主立井、一号回风立井和副立井。全井田设一个主水平和四个辅助水平，初期布置五条大巷和二个采煤工作面，五条大巷即中央一号回风巷、中央二号回风巷、中央一号辅助运输巷、中央二号辅助运输巷、中央带式输送机大巷五条平行大巷，五条大巷为全煤巷，每个工作面三条顺槽均为煤巷工作面，为加快施工速度采用综合掘进机进行施工，本区各可采煤层的挥发分产率较高，一般在30～40%，属易爆炸煤层。MD11、MD19号钻孔中煤尘爆炸性试验结果：当火焰长度>400mm时，抑制煤尘爆炸最低岩粉量为80～85%，煤尘均有爆炸性，该井田为有煤尘爆炸危险的井田。
2 综合防尘技术的必要性
中煤第五建设有限公司第四十九工程处目前在煤巷综合机械化作业线施工中还没有一套完整的成熟的综合防尘系统，造成各机掘工作面施工环境恶劣，严重威胁着矿井的安全生产和职工的身体健康。有效控制粉尘，降低粉尘浓度，杜绝煤尘事故，抓好综合防尘工作，对促进我处安全生产。保障职工身体健康具有重大意义，所以目前迫切需要制定出一套简单、实用的综合防尘系统。
本技术是结合纳林河二号矿井综掘工作面施工过程中结合具体情况在综合防尘方面长期实践积累的经验，通过在具体施工时遇到的一些问题，对综合防尘系统进行全面优化，以及对整个系统和工艺进行创新，为今后综掘工作面综合防尘提供经验。
3 综合防尘技术的应用
在综合防尘上除了合理设置供水防尘系统、风水联动全断面喷雾降尘、转载点喷雾抑尘等技术外，还采用了改进的除尘风机抑尘、综掘机安装喷雾并与综掘机截割运行时闭锁、无动力除尘和安装水帘等技术。
3.1 改进的除尘风机抑尘 该处通过反复试验，在综掘工作面将闲置的局部通风机（FBDNO6.3/2*30，邯郸东方风机制造有限公司）进行改进，成为一种新型、高效的除尘风机。即采用长压短抽的通风方式与自制湿式除尘器配合应用于煤巷综掘工作面，形成混合式通风—除尘系统。
3.1.1 自制机载闭锁 ①改进除尘风机，将局部通风机改装成单电机，将除尘风机安装到综掘机上，使风机能随机移动，减少频繁前移风机的麻烦。②将综掘机电源和除尘风机电源合并连接，使综掘机截割运行与除尘风机的开停实现闭锁，综掘机截割即自动开启除尘风机吸尘，综掘机停止截割除尘风机即自行关闭。
3.1.2 自制湿式除尘器 在除尘风机尾部安装20m风筒，调节局部通风机使其吸风量达到供风风机的70%，并在在风筒末端安装自制湿式除尘器降尘（出风口安装一个自制的圆形管接在出风口处，在圆形管内安装一道水帘和一道喷雾，在距顶板方向接风水带，在距底板方向接一排污漏斗，在漏斗下方接黑色阻燃胶管，用于降尘之后将污水排出在巷道底板内），即可达到除尘净化风流的效果。
3.2 综掘机安装喷雾并与综掘机截割运行时闭锁 在综掘机上安装内外喷雾和在前挡板上安装一道喷雾（风水联动），内喷雾通过安装在综掘机炮头上的喷嘴喷出雾滴直接抑制综掘机作业时割落煤体瞬间产生的粉尘；外喷雾则是捕集掘进面空气中悬浮的粉尘。内喷雾压力不得小于3MPa，外喷雾压力不得小于1.5MPa。由于综掘机自身外喷雾无法调整喷水角度，且内喷雾在截割过程中容易造成堵塞，在实际使用过程中降尘效果并不太理想，经研究改进在综掘机挡板前增加一道横向外喷雾，直接安装到综掘机摇臂上，可随意调整喷雾喷水方向，当综掘机炮头截割巷道上部岩体或截割下部岩体拉底时，调节喷雾角度，正对产尘点进行降尘，效果将会更好。同时对综掘机内外喷雾与截割运行不闭锁问题进行改进，实现水路与截割运行相闭锁，达到无喷雾就无法进行截割运行的目的。
3.3 无动力除尘 该新型的除尘工艺方法，无需添加外部动力术利用工作面管网中的压风和压水，通过喷头形成射流、产生负压，引导合尘气流进入捕尘管道实现有效除尘，做到除尘方法的简单易行、除尘效果高效实用。
①无动力负载湿式除尘是采用工作面的压风和压水，通过风水混合并经过喷雾头将高压水雾化，在管道内形成雾化膜，并在喷头附近形成负压区。②粉尘在负压作业下被吸入除尘管道时，经过一层细密的钢丝网栅，将吸入的无规律的、不均匀的粉尘颗粒进一步细化，使其由紊流转化为层流，再经过喷化水雾膜湿化形成泥浆，由漏斗排出。③该装置还可以根据不同工作面粉尘浓度的高低，合理地选择除尘装置的级数，便于根据现场情况进行调整，大大提高了除尘效率。
3.4 安装水帘 在巷道内安设水帘。由顶部、高于皮带500mm、靠行人运料一侧三部分组成（每部分面积大时加横撑和竖撑）。顶部部分与用于水帘的全断面喷雾和顶板网片用铁丝连接；高于皮带500mm（但宽不能超过皮带靠行人侧150mm）与顶部用螺丝连接，靠帮的与网片用铁丝连接，在水帘过风筒时，要在水帘上加工一个大于直径800mm的半圆；靠行人运料一侧，水帘采用折叠式进行加工，每一扇小的水帘用合页连接，在其中一小扇水帘上加工2-3个轴，保证在水帘折叠起来时能够旋转。（具体每部分尺寸可根据巷道实际尺寸确定）
3.5 除尘纱窗降尘 除尘纱窗是我单位在长期的施工过程中经验研制出的一种阻隔、捕捉粉尘的装置，采用角铁加工成多个模块组装而成，拆装搬运方便，根据巷道断面可随意调节大小，还可安装合页制作成门扇，方便车辆和行人通过。该装置上部安装喷雾，每个模块上敷设纱网，用铆钉将纱网固定绷紧，与喷雾配合使用能有效地阻隔过滤乏风流中的粉尘，达到良好的除尘效果。
3.6 安装粉尘监控系统 选用KJ65型矿井环境监测监控系统，井下工作面回风口安装GQL0.1型粉尘传感器，接至井下监控分站，有分站将信号传至地面监控系统显示屏，时时监控井下各工作面粉尘浓度，实现浓度超限报警断电，同时可以实现自动保存历史记录并打印、实时显示测试结果。
4 劳动组织
在工作面溜子道、皮带机、综掘机每天需要3 个人进行喷雾装置的维修和看护，维修班需要1 人；这样每天用于防尘的人员需要4个工时。
5 实施效果
该项目结合纳林河二号矿井综掘施工过程中综合防尘的实际情况，提供了一套适用于综掘工作面的综合防尘系统，不仅给井下生产创造良好的工作环境，也大大降低和减少施工一线职工职业疾病的发病率。详见表1。
参考文献：
[1]李德文，郭胜均.中国煤矿粉尘防治的现状及发展方向[A]. 第八届全国采矿学术会议论文集[C].2009.
[2]吴琼.综采工作面喷雾降尘机理及高效降尘喷嘴改进研究[D].辽宁工程技术大学，2007.