综掘工作面粉尘综合防治技术
随着矿井综合机械化设备的普及，粉尘成为了危害职工健康的首要杀手，也威胁到了矿井的安全生产。
文章介绍了综掘工作面新式综合除尘系统，通过实际应用及考察，总除尘率达到了95%左右，降低了煤尘对人体健康的威胁，也为煤矿安全生产提供了保障。
标签：综掘；粉尘；防治；效果
1 前言
综掘工作面的除尘一直是煤矿安全生产的一大问题，早期的除尘是采用外喷雾降尘，效果很不理想，后来又使用了内喷雾掘进机，但也存在很多问题，通过采用除尘风机短压长抽、附壁风筒调风、迎头泡沫除尘、回风流防尘水幕帘以及加强个体防护等多种防尘措施为一体的综合防尘技术，改善了工作环境，保护了职工的身体健康。
2 综合粉尘防治技术
产尘是煤炭破碎过程中的固有特性，掘进机掘进巷道的过程即是一个产尘过程，它包括煤岩受到截齿的压碎和摩擦产生的粉尘，占掘进工作面粉尘的80%以上。
工作面上沉积的粉尘在掘进作业过程中或通风过程中又被扬起，形成次生粉尘，直接威胁着矿井的安全生产。
2.1 防尘技术及原理
选取13槽底抽巷作为试点，巷道距13-1煤层底板15～20m，巷道设计长度2527m，岩巷综掘机掘进，主要岩性为花斑泥岩、泥岩、粉细砂岩、细砂岩，巷道掘进期间产尘量较大。
2.1.1 除尘风机短压长抽附壁风筒调风装置工作原理
底抽巷采用一台2×30KW的局扇正压供风，风筒出口风量416m3/min，迎头安装一台KCS-408ZZ型除尘风机，实际吸风量380m3/min。
为了使除尘风机能够充分吸取巷道迎头风流中的粉尘，使之除尘效果达到最大化，在风筒上安装了附壁风筒。
通过调节附壁风筒内的挡板来降低迎头的供风量，使除尘风机吸风量和迎头供风量达到合理匹配。
通过反复试验证明，当除尘风机吸风口距离迎头4m，风筒出风口距离迎头10m，风筒出口风量为230m3/min时，除尘风机的除尘效率达到了最大化。
同时，为了隔绝巷道迎头的粉尘以及确保巷道内的风量和风速，通过附壁风筒侧面的排风口进行导风，使得在附壁风筒处形成了一个隔离风幕，既对巷道实行了分段配风，又隔离了迎头的风量。
为减少职工的劳动强度及工序，通过认真研究、摸索，成功的将除尘风机与附壁风筒分别固定在综掘机的二运皮带机框架及综掘机上，实现了装置自移的效果。
2.1.1.1 除尘风机工作原理
采用的KCS-408ZZ型除尘风机，将巷道迎头的含尘空气经风机动力吸入除尘器，当含尘风流通过除尘风机内部设置的振弦过滤板时，由水喷雾器不断的向振弦过滤板进行喷雾，含尘风流中的粉尘将会因水份的增加而导致自重增加或粉尘之间相互粘贴形成泥浆团。
自重增加的粉尘或泥浆团再随着喷雾在振弦过滤板上形成的水流自然下降流入排污装置并通过排污口排出除尘风机。
而净化后的空气通过除尘风机的排风口排入巷道中。
2.1.1.2 附壁风筒调风原理
为了防止工作面迎头的粉尘向外扩散，通过在压入式局部通风机的风筒末端安装附壁风筒来改变迎头及巷道内的风流分布状态，促使粉尘停留在迎头的风流范围内。
附壁风筒内安设有调节挡板，当迎頭综掘机割岩时，通过调节挡板的角度，以减少迎头的供风量，增加附壁风筒侧面的出风量及出风压力，即风筒内的部分风流通过附壁风筒侧面的放风孔以很高的速度喷出。
调节挡板可以使局部通风机压入的轴向风流部分改变为朝向巷道帮部并前移的风流。
这种风流能有效对迎头产尘区进行隔绝，阻止粉尘向巷道后方扩散，促使绝大部分粉尘被吸入除尘器，从而大大提高了除尘风机的降尘效率。
2.1.1.3 除尘风机短压长抽附壁风筒调风装置除尘效果
在迎头综掘机割岩期间，通过调节附壁风筒内的挡板，使迎头供风量为230m3/min，侧壁出风量为186m3/min，在除尘风机出风口向外5m处，分别在除尘风机开、关时，以及迎头风量减少时，对巷道内的粉尘进行了监测，工作面在不使用附避风筒调节迎头风量，而仅仅开启除尘风机时全尘的降尘率仅为42.01%，呼尘的降尘率仅为43%；一旦使用附避风筒调节好迎头供风量与除尘风机吸风量之间的关系后，巷道内全尘的降尘率将高达70.82%，呼尘的降尘率高达64.68%，效果明显。
具体见表1。
2.1.2 泡沫除尘
2.1.2.1 泡沫除尘原理
泡沫除尘就是由水和发泡剂按一定比例混合，再通过泡沫发生器产生大量泡沫喷洒到尘源上或含尘空气中，当泡沫喷洒到产尘点上时，就会使无空隙的泡沫体覆盖和遮断尘源，使粉尘得以湿润和抑制。
当泡沫喷洒到含尘空气中时，则形成大量的泡沫群，其总体积和总表面积都很大，从而大大增加与尘粒的接触面和黏附性，提高了除尘效率。
2.1.2.2 泡沫除尘效果
在使用前后分别对巷道迎头产尘区的产尘量进行了测定。
在使用泡沫除尘前迎头产尘区的全尘浓度为422.5mg/m3，呼尘浓度为250mg/m3；使用泡沫除尘后，全尘浓度为280mg/m3，呼尘浓度为162mg/m3，全尘降尘率33.6%，呼尘降尘率36%，效果显著。
2.1.3 防尘水幕帘降尘系统
该系统主要是在巷道迎头向后50～150m的范围内安设三道挡尘帘，同时配备自动喷雾及水气两相喷雾降尘装置，以达到捕尘、湿尘、降尘的效果。
系统主要由挡尘帘、粉尘浓度传感器、主控制箱、防爆电磁阀、光控传感器、高压水质过滤器、水气两相喷雾等装置组成。
2.1.
3.1 防尘水幕帘降尘系统工作原理
防尘水幕帘降尘系统主要的除尘原理有两项：第一，是以挡尘帘阻挡、粘滞风流中的粉尘，迫使粉尘滞留在挡尘帘上，再以喷雾装置对挡尘帘进行冲刷，致使挡尘帘上的粉尘自然流向巷道底板，以此循环，从而起到捕尘、湿尘、降尘的目的；第二，是让喷雾所喷出的雾化颗粒悬浮在挡尘帘的上风侧，提前对挡尘帘上风侧风流中的粉尘进行湿润，使其通过挡尘帘时可以有效的粘贴在挡尘帘上，再通过喷雾在挡尘帘上形成的水流自然流向巷道底板。
2.1.3.2 挡尘帘工作原理
挡尘帘由4分镀锌铁管及挡尘纱组成，形状可以根据巷道断面自由设计。
当含尘风流通过挡尘帘时，挡尘纱可以起到一定的阻碍、粘滞粉尘的作用，从而迫使部分粉尘滞留在挡尘帘上，减少后方巷道内风流中的粉尘浓度。
图4 拱形巷道挡尘帘示意图图5 梯形巷道挡尘帘示意图
2.1.
3.3 水气两相喷雾
水气两相喷雾装置是根据压风雾化水的原理而设计，再通过采用水气两相雾化喷嘴，可以使喷嘴喷出的雾化水粒直径达到微米级，从而大大提高了喷雾的雾化效果，对于粉尘尤其是呼吸性粉尘的捕捉效果较一般喷雾头有明显提升。
同时，因其雾化效果好，引入水量较小，对井下环境也有较大的改善。
图6 水气两相雾化喷图7 正压防尘呼吸器原理
2.1.4 个体防护
自主研制了正压防尘呼吸器，该装置成功解决了综掘机司机的防尘问题，有效的保障了涉尘人员的身体健康。
将其安装在附壁风筒内，通过附壁风筒内的空气采集器直接将风筒内的新鲜空气供给人员呼吸。
2.2 效果比较
通过除尘风机短压长抽、附壁风筒调风、迎头泡沫除尘、回风流防尘水幕帘以及加强个体防护等多种防尘措施的应用，在巷道正常进尺、所有防尘措施均使用的情况下，实测巷道回风流中的粉尘浓度由原先的全尘422.5mg/m3降至20.2mg/m3，降塵率95.2%；呼吸性粉尘由原来的250mg/m3降至13.7mg/m3，降尘率94.5%。
降尘效果明显。
3 结束语
综合防尘措施能有效地降低机掘工作面的粉尘浓度，特别是降低呼吸性粉尘的浓度。
在短压长抽的通风系统中，使用附壁风筒及调节板，能有效地控制粉尘向巷道外扩散，使得除尘风机的除尘效果最大化。
利用挡尘帘及水气两项喷雾可以有效净化巷道内的残余粉尘，再配合正压呼吸装置，改善了工作条件，提高了掘进作业环境的能见度，对预防和减少工人尘肺病的发生起着极其重要的作用。
参考文献
[1]赵铁锤. 矿井粉尘防治技术[M].煤炭工业出版社，2007.
[2]张国枢等.通风安全学[M].中国矿业大学出版社，1999.
[3] 金龙哲.矿井粉尘防治理论[M]. 科学出版社，2010.
作者简介：李绚（1984-），女，安徽淮南人，汉族，工程师，学士学位，2007年毕业于安徽理工大学安全工程专业，2010年至今，安徽理工大学在读硕士生，现在淮南市安监局淮南市安全生产应急救援指挥中心工作。