煤巷綜掘工作面附壁風筒封閉式除塵系統(tǒng)應用

田鈺龍

（山西焦煤集團投資公司介休正益煤業(yè)有限責任公司，山西 晉中 032000）

1 概述

山西介休正益煤業(yè)一采區(qū)軌道巷距回風立井以東393 m，底板標高約為+850～+1000 m，蓋山厚度239～542 m。該巷道屬于礦井準備巷道，沿11#煤層頂板掘進，巷道斷面為矩形，凈寬3 m，凈高2.6 m，設(shè)計長度368 m，服務(wù)年限5年。

11#煤層厚度2.6～3 m，平均2.8 m，煤層傾角7°～16°，平均12°，煤層硬度f=1，煤層節(jié)理、層理均較發(fā)育。11#煤層具有爆炸危險性，煤自燃傾向性等級為Ⅱ級（自燃）。煤層頂板主要為泥巖，煤層直接底為石灰?guī)r，基本底為泥巖，頂?shù)装鍘r性特征見表1。

軌道巷施工時，綜掘機破煤過程中產(chǎn)生的大量粉塵飛揚、擴散于巷道中。采用長壓短抽式通風方式及粉塵控制措施效果不理想，不僅延誤了掘進工作面推進速度，而且影響現(xiàn)場施工人員的健康。由于煤塵具有爆炸危險性，如果不進行及時、有效處理，將帶來巨大安全隱患。通過采用附壁風筒封閉除塵系統(tǒng)取得了良好效果。

表1 煤層頂?shù)装逄卣?/p>

2 附壁風筒封閉除塵系統(tǒng)

2.1 設(shè)備布置

附壁風筒封閉式除塵系統(tǒng)由濕式振弦除塵風機、抽出高強負壓風筒、附壁風筒、風機移動小車、金屬絲消音器等組成。除塵系統(tǒng)設(shè)備布置見圖1。

圖1 附壁風筒封閉式除塵系統(tǒng)設(shè)備布置

2.2 除塵原理

附壁風筒依據(jù)風流附壁效應原理，將原先掘進工作面壓入式通風的軸向風流改變?yōu)檠鼐蜻M巷道幫壁的旋轉(zhuǎn)風流，使之能夠以一定速度流向巷道圍壁及整個巷道斷面，形成一堵風墻，并在吸塵器吸入氣流產(chǎn)生的軸向速度影響作用下，形成一股螺旋線狀氣流，從而在掘進機司機工作區(qū)域前方建立起一道能夠阻擋掘進工作面粉塵向外飛揚、擴散的空氣屏障，封閉掘進機破煤時產(chǎn)生的粉塵。這樣一來，含塵氣流經(jīng)吸塵風筒吸入除塵器中，通過凈化排出，途中未有風流外露，從而能有效提高掘進工作面的防塵及除塵效果。

除塵裝置應用濕式正弦除塵、旋轉(zhuǎn)吸風及附壁風筒控風屏障原理，對井下掘進工作面及其它產(chǎn)塵地點的粉塵進行抽出、凈化，一定程度上消除空氣中流通的有毒、有害氣體，保障工作人員的健康及工作面生產(chǎn)安全。

此除塵系統(tǒng)在掘進工作推進時，工作面的通風系統(tǒng)為長壓短抽的混合通風方式。

3 應用效果

為了驗證封閉式除塵技術(shù)的應用效果，在軌道巷掘進工作面布置附壁風筒封閉式除塵系統(tǒng)，對工作面粉塵濃度及通風情況進行測試。通風參數(shù)測點布置見圖2，測試結(jié)果見表2、表3及圖3、圖4。

圖2 局部通風機通風參數(shù)測點布置圖（1-4為測點）

表2 壓入式局部通風參數(shù)測定結(jié)果

表3 抽出式局部通風參數(shù)測定結(jié)果

由表2可知，在不同斷面監(jiān)測結(jié)果均較穩(wěn)定。其中C-C斷面處風速穩(wěn)定在23～24 m/min，就其風速大小來說，在抽出式除塵分機的作用下，壓入風量絕大部分可從掘進工作面抽出，從而減小掘進面粉塵濃度。此外，由表3可知，抽出式除塵機出風口斷面及重合段風速也相對較穩(wěn)定。

圖3 掘進工作面全塵濃度監(jiān)測對比

圖4 掘進工作面呼塵濃度監(jiān)測對比

由圖3及圖4可知，粉塵濃度在除塵設(shè)施開啟與未開啟時對比效果相當明顯，且掘進巷道各地點粉塵濃度監(jiān)測結(jié)果一目了然。其中，掘進工作面粉塵濃度最高，掘進機司機工作點次之。當掘進巷道不采取任何除塵設(shè)施時，掘進工作面全塵濃度及呼吸性粉塵濃度分別達到1189 mg/m3、380 mg/m3；當除塵設(shè)施全部開啟時，各地點粉塵濃度明顯降低，其中掘進機司機作業(yè)點全塵濃度下降了98.7%，呼吸性粉塵濃度下降了98.2%。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)在井下掘進巷道應用時，具有可隨掘進機自由移動、安裝方便、體積質(zhì)量較小、維護量較小、工作時間較長、成本低、能耗小等特點。還可消除除塵系統(tǒng)的噪聲。

正益煤業(yè)一采區(qū)軌道巷采用封閉式除塵技術(shù)后，掘進機司機作業(yè)點全塵濃度下降了98.7%，呼吸性粉塵濃度下降了98.2%，為作業(yè)人員健康、安全帶來了保障。