长距离综掘面“一压两抽”通风除尘技术实践.pdf

2023年第3 期江西煤炭科技173长距离综掘面“一压两抽”通风除尘技术实践解东东（华阳集团招投标办公室，山西阳泉0 450 0 0）摘要：分析了华阳一矿8 412 进风巷掘进工作面通风除尘现状，在巷道两侧布置抽风筒、巷道顶部中间布置压入式风筒以及附壁风筒作为通风除尘优化方案。应用结果表明，在不同测点处的除尘率都达到了91%以上，在掘进机司机后2 0 m处，因附壁风筒形成旋转风幕的阻隔作用，粉尘浓度从3 42.8 mg/m降低到了14.1mg/m,除尘率高达95.9%，优化了的通风除尘系统能够较好地治理工作面粉尘。关键词：综掘面；粉尘；通风除尘；技术实践中图分类号：TD714+.43Practice of One Pressure and Two Extraction Ventilation and Dust Removal Technology in Long Distance FullyAbstract:The article analyzes the current situation of ventilation and dust removal in the 8412 intake tunnel excavation face ofHuayang No.1 Mine,and proposes an optimized dust removal plan for ventilation by arranging exhaust ducts on both sides of thetunnel,pressure type ducts and wall attached ducts in the middle of the tunnel top,whose application results show that the dustremoval rate at different measurement points has reached over 91%.At a distance of 20 meters behind the driver of the tunnelingmachine,due to the blocking effect of the rotating air curtain formed by the attached wall air duct,the dust concentration hasdecreased from 342.8 mg/m3 to 14.1 mg/m,with a dust removal rate of 95.9%.The optimized ventilation and dust removal systemcan effectively control the dust of working face.Key words:fully mechanized excavation face;dust;ventilation dust removal;technical practice煤矿巷道掘进工作目前多数采用掘进机掘进，掘进机与炮掘相比效率高且安全性好，大幅提高了巷道掘进速度和生产能力1。但快速高强度的掘进也造成了严重的粉尘危害，破碎的煤岩体越多，产生的粉尘量就越大。高浓度粉尘是职业健康危害的主要源头之一，长时间作业吸人大量粉尘容易引发尘肺病等呼吸性系统疾病2-3 。同时,粉尘还会增加机械摩擦加速磨损，降低工作面能见度，作业危害程度增加。为了降低工作面粉尘，国内外学者研发了多种降尘技术，其中通风除尘操作简单、除尘效率高,不需要向煤炭中增加额外降尘介质，能够保证掘进工作面迎头作业效率4-5。以华阳一矿进风巷掘进工作面为例，研究了通风除尘技术的现场应用,粉尘治理效果显著,可为其他类似矿井的掘进工作面高浓度粉尘治理提供了参考。18412进风巷概况华阳一矿位于山西省阳泉市矿区红岭湾。8412工作面进风巷为全煤巷道，沿15#煤层底板文献标识码：AMechanized Excavation FaceXie Dongdong(Tendering and Bidding Office of Huayang Group,Yangquan,Shanxi 045000)掘进，设计长度为7 0 3 m，巷道倾角2 7，平均倾角4。煤层厚度6.7 56.50 m、平均厚度6.63m；15#煤层属于第I类不易自燃煤层，绝对瓦斯涌出量0.9 8 m/min。煤种为无烟煤，煤质工业分析如表1所示。工作面采用EBZ200M-2型掘进机掘进，供风量为8 6 4m/min，断面面积2 0.52 m。巷道采用FBDI型对旋式局部通风机压入式供风，电机功率2 55kW，风筒出风口风量为42 0 m/min。表1工业分析结果MalAd/%/%2.7012.8728412进风巷通风现状分析我国矿山巷道掘进过程中多采用局部通风技术，在巷道入口附近设置局部通风机（多为对旋轴流式风机），当风机能够从大巷抽取新鲜风流经由压入式风筒供入工作面迎头在巷道内部产生正压文章编号：10 0 6-2 57 2(2 0 2 3)0 3-0 17 3-0 3VaFal/%/%9.0775.36St.d/(MJ/kg)/%31.542.08174风时，属于压入式通风，这也是我国煤矿掘进巷道最常见的通风方式。通常风机距离巷道人口处的距离超过10 m，以免出现循环风。除此以外还有抽出式通风和混合式通风，其中混合式通风又包含有长压短抽式和长抽短压式混合通风。由于矿井掘进过程中存在瓦斯、粉尘等危害源，多将长压短抽式混合通风应用于长距离掘进巷道6 。8412进风巷采用长压短抽式通风系统作为掘进工作面供风和粉尘治理系统，压入式风筒出口距工作面迎头10 m，抽出式风筒入口处距工作面迎头5m。现场使用中发现在压入式风筒后方存在这一个小范围涡流区域，该区域内部粉尘浓度较高，分析认为是由于涡流风的作用下粉尘在局部聚集，难以向其他位置扩散造成的。38412进风巷通风除尘系统优化及效果3.1道通风降尘技术优化为了进一步提高除尘效果,对8 412 进风巷的通风除尘系统进行优化，改变其风筒位置和个数，采用更加可靠、能够长时间稳定运行、操作简单的新型通风除尘系统，包含湿式除尘风机、调速器、抽出式钢骨架风筒等，如图1所示。将巷道中原有的压人风筒从巷道壁面一侧移动到巷道顶端，将抽风筒固定，压入式风筒与巷道人口处的对旋轴流压人式风机的出风口相连。将布置在巷道另一侧的抽出式风筒更改为巷道左右两侧2 m处布置2个抽出式风筒，抽出式风筒的截面积是压人式风筒截面积的一半。在抽风筒的进风口前端2 m处固定粉尘浓度传感器，实时监测粉尘浓度变化。抽风筒共有2 个，接入在巷道入口处设置的湿式除尘风机中。压入式风筒的风机位于巷道入口的上风侧，除尘风机位于巷道入口的下风侧。安装时需要保证风筒之间的连接以及风筒与风机之间的连接没有漏风，否则会大幅降低供风效果和粉尘治理能力。654321-风机;2-变频调速装置;3-压风筒；4-弯头;5-抽风筒;6-三通；7-出风筒；8-湿式除尘风机；9-粉尘传感器图1通风除尘系统江西煤炭科技压入式风筒的风机位于巷道人口的上风侧，迎着新鲜风流将其吸入，通过压入式风筒将新鲜风流输送至工作面迎头。压人式风筒固定在巷道顶板的中间，使得新鲜风流均匀地从上向下、从中间向两边扩散至巷道横断面上，能够将掘进机截割头高强度截割产生的粉尘缓慢、均匀地向巷道后方运移。而布置在巷道两侧煤壁上的抽风筒则在风筒入口附近形成负压区，吸入含尘气流，最终通过湿式除尘风机净化风流排入巷道入口的下风侧。在抽出式风筒的前方固定粉尘传感器,并将传感器与压入式风机和湿式除尘风机的控制部件相连，粉尘传感器实时监测掘进面迎头的粉尘浓度，当粉尘浓度较高时向压入式风机和除尘风机控制部件发出增大风量的信号，增大工作面粉尘吹出和含尘气流吸出治理能力。反之则降低风机压入和抽出风量。但根据掘进巷道要求最低压入风量不少于42 0 m/min。粉尘浓度传感器、压人式风筒和抽出式风筒能够随着掘进机的前移而同时移动，始终保证压入式风筒出风口、抽出式风筒抽风口、粉尘浓度传感器三者和工作面迎头的距离保持恒定。需要注意的是，粉尘随风流不断向四周扩散，而压入式风筒出风口的风流速度较高，风流会吹起掘进机产生的粉尘以及工作面迎头积聚的粉尘，气载粉尘随风流进入抽出式风筒中被湿式风机净化。本研究设计的抽出式风筒布置和传统布置方式不同，传统的抽出式风筒仅有1个，布置在压人式风筒的对侧。这样布置容易造成负压区域分布过于集中,压入式风流风速较快，如果将粉尘吹散至距抽出式风筒较远位置后就难以被吸入，而在巷道两端布置的新方式能够形成更加均匀的负压区域，保证了对含尘气流的吸入效果。抽出式风筒布置高度为2 m，尽可能小的避免占用作业空间，而且在掘进面迎头附近的主要作业人员为掘进机司机,该高度也与掘进机司机呼吸带高度一致。除此以外，在压人式风筒的出口处设置一个侧面开口的附壁风筒，该风筒出口处为螺旋结构，能够形成全断面的旋转气流，同时风流受到壁面的附壁效应等作用,增加了其旋转效果，侧面出风口向工作面迎头附近倾斜，旋转风流同时在抽出式风筒负压作用下向前方移动，能够带动粉尘一同向抽出式风筒内移动，形成一道全断面旋转风幕，避免粉尘随风流向后扩散。2023年第3 期2023年第3 期江西煤炭科技175.4结语分析了华阳一矿8 412 进风巷掘进工作面通风除尘现状,采用在巷道两侧均匀布置抽风筒、巷道顶部中间布置压入式风筒、压入式风筒出风口布置附壁风筒的方法优化了工作面通风除尘系统。在不同测点处的除尘率都达到了91%以上，尤图2 附壁风筒实物3.2降尘效果分析应用改进的通风除尘系统以后，利用直读式测尘仪实测的掘进工作面的粉尘浓度，测尘采样流量为2 0 L/min，采样时间为15min，粉尘测点从掘进机司机处开始向后10 m、2 0 m 各布置一个。除尘率按照公式（1)计算。M=10 0%C1式中:为除尘率,%;c为没有降尘措施时的粉尘浓度，mg/m;c为采用综合降尘措施后的粉尘浓度,mg/m。表2 粉尘浓度和除尘效果原始粉尘浓度除尘后粉尘浓度除尘率测点/(mg/m)司机处402.4司机后10 m369.1司机后2 0 m342.8多个测点处的粉尘浓度和降尘率如表2 所示。可以看出，不同测点处的除尘率都达到了91%以上，说明优化了的通风除尘系统能够较好地治理工作面粉尘。其中,在掘进机司机后2 0 m处的粉尘浓度从3 42.8 mg/m降低到了14.1mg/m，除尘率高达9 5.9%，说明附壁风筒形成的旋转风幕对粉尘具有较好的阻隔作用，该点的除尘率比司机处高出了4个百分点。司机处的粉尘浓度从402.4mg/m降低到了3 2.7 mg/m，除尘率达到了91.9%。(上接17 2 页）佳的水汽比为0.2 5MPa水压、0.4MPa气压，气水射流喷雾的降尘效率很高，且优于原高压水射流喷雾降尘措施；1-10 3 运输顺槽掘进工作面采用气水射流喷雾装置后，全尘的降尘效率较原除尘风机作业时显著提高，整体除尘效率达到9 0%以上，改善了掘进工作面作业环境，可在该矿后续综掘工作面推广使用。参考文献：1马云鹏.煤矿井下掘进巷道控尘除尘现状分析与对策.马鞍山：现代矿业，2 0 2 2,3 8（4)：2 2 8-2 3 0.2李旺旺.干式除尘风机在煤矿井下巷道掘进粉尘治理中的应用J.长治：煤,2 0 2 2,3 1(1)：7 9-8 0.其在掘进机司机后2 0 m处，因附壁风筒形成旋转风幕的阻隔作用，粉尘浓度从3 42.8 mg/m降低到了14.1mg/m,除尘率高达95.9%，优化了的通风除尘系统能够较好地治理工作面粉尘。参考文献：1陈贵，王德明，王和堂，等.大断面全岩巷综掘工作面泡(1)沫降尘技术.北京：煤炭学报，2 0 12,3 7(11)：18 59-18 6 4.2张设计，刘勇，周润金，等.掘进工作面粉尘分布规律及控降尘工艺技术试验J.矿业安全与环保,2 0 10,3 7(2)：30-33.3聂文，程卫民，周刚，等.掘进面喷雾雾化粒度受风流扰动影响实验研究J.中国矿业大学学报，2 0 12,41（3)：378-383./(mg/m)/%32.791.920.594.414.195.94彭家兰，王海宁，彭斌，等.矿井通风三维仿真系统及其应用研究J.中国安全生产科学技术,2 0 14,10(1)：12 4-129.5李小川,胡亚非,张巍，等.湿式除尘器综合运行参数的影响J.中南大学学报（自然科学版）,2 0 13,44（2)：862-866.6陈举师,蒋仲安，谭聪.岩巷综掘工作面通风除尘系统的数值模拟.哈尔滨工业大学学报，2 0 15,47(2)：98-10 3.作者简介：解东东（198 5一），男，山西长治人，2 0 0 7 年毕业于山西煤炭管理干部学院通风与安全专业，通风工程助理工程师,科员。收稿日期：2 0 2 2-0 8-2 53黄晓鹏.5150 5顺槽防尘技术方案及应用效果J.江西煤炭科技，2 0 2 2(1)：18 3-18 5.4】陈晨.虎龙沟煤业巷道快速掘进工艺与支护技术实践.江西煤炭科技,2 0 2 2(1)：59-6 1.5刘丁豪.辛置煤矿掘进面粉尘防治技术应用实践J.江西煤炭科技，2 0 2 1(4)：16 0-16 1,16 5.6马军伟.煤矿综掘工作面高效喷雾降尘系统的研究J.内蒙古煤炭经济，2 0 17(11)：2 8-2 9.作者简介：王毅（198 9一），男，山西壶关人,2 0 14年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，工程师，现从事矿井通风管理技术工作，研究方向：矿山通风设备。收稿日期：2 0 2 2-0 6-2 7编辑：彭呈喜编辑：廖文德