掘进巷道粉尘控制技术的研究.docx

掘进巷道粉尘控制技术的研究掘进巷道粉尘控制技术的研究掘进巷道粉尘控制技术的研究摘要 针对掘进巷道的特点，研制了一种高效实用的自激式水浴水膜除尘器，并对其结构、除尘过程和与掘进机相配套的方式进行了研究分析。还对掘进巷道中的产尘源进行了调查和分析，认为掘进巷道的防尘方法：应先采用掘进机头的内外喷雾，然后采用长压短抽的通风除尘系统和利用除尘器将含尘空气进行净化；对转载点除尘采用简易闭密罩加喷雾；对巷道周壁的粉尘采用喷洒粘尘剂固尘，才能有效地降低整个巷道的粉尘浓度。关键词 掘进巷道 除尘器 机掘工作面 转载点1 前言随着掘进巷道机械化程度的提高，高效、大功率掘进机、运输机和局部通风设备的使用，使掘进巷道内产尘源增多、产尘量增大，巷道内空气中的粉尘浓度大大增加。掘进巷道内主要产尘源有掘进工作面、运输设备的各转载点和巷道周壁粉尘的二次扬尘等。其中，产尘量最大的是掘进工作面，据测定掘进机割煤时，粉尘浓度高达（1000-3000）mg/m3；其次是运输设备的各转载点，粉尘浓度也高达（300-500）mg/m3；如此多的尘源产生的大量粉尘弥散整个工作面和巷道，使掘进巷道内粉尘浓度严重超限。这些高浓度、高分散度的粉尘严重影响矿工的身体健康，威胁着矿井的安全生产。因此，必须采取有效措施，控制掘进巷道内各尘源的产尘量，使巷道内空气中的粉尘浓度达到规定值。为此，笔者将对机掘工作面、转载点和巷道周壁粉尘的控制技术进行探讨。2 机掘工作面除尘机掘工作面在安全生产中，突出的问题是产尘量大、分散度高，若采用一般的降尘措施（即掘进机内外喷雾）是难以解决的。据国内外的研究实践表明，机掘工作面的粉尘控制技术必须采取综合降尘措施，即在掘进机内外喷雾的基础上，安装除尘设备进行吸尘净化。目前，国内外研制的除尘器种类很多，除尘原理多种多样，但由于矿山井下掘进巷道空间小、设备移动频繁，故要求所使用的除尘器应具有体积小、重量轻、移动维护方便，且除尘效率高（特别是对呼吸性粉尘）等特点。如果采用一些国内外的大型除尘系统和设备很难达到要求，为此，笔者对煤巷机掘工作面的粉尘状况进行了现场调查和测定，并作了大量的实验研究，研制了一种新型高效的自激式水浴水膜除尘器，经理论论证和实验证明，该种除尘器除尘效率达 98%以上，对呼吸性粉尘的除尘效率也达 90%。下面对其结构、除尘过程以及与掘进机相配套方式作简要介绍。2.1 除尘器的结构和除尘原理除尘器结构如图 1 所示，主要有上下导流叶片、脱水器、水箱、轴流式风机、排浆阀和注水孔等组成。其除法过程是含尘气体由进风口进入除尘器转弯向下的导流叶片冲击水面，较大的尘粒由于惯性作用落入水箱中，而较小的尘粒随气流以较高速度通过上导流叶片间的弯曲通道时，与激起的大量水滴充分碰撞而被捕获沉降。含尘含水的气流又在离心力的作用下，在除尘器内壁和上下导流叶片上形成一定厚度的水膜，将尘粒捕集下降。再由脱水器除掉气流中的水滴水雾后，经轴流风机（电机外壳需作专门的防水处理）排出到巷道中，其除尘机理主要是气流中的尘粒与液面和雾化液滴之间产生惯性碰撞、载留、扩散等作用。总之，这种除尘器具有水浴、水滴、离心力产生的水膜等三种除尘功能，因而可得到较高的除尘效率。另外，被水滴捕集落入水箱里的粉尘，沉积到水箱底部或随气流冲击不断搅动，当水箱中浓度达到一定值后，通过排浆阀定期排出，并冲洗水箱，由供水管补充新水。2.2 通风除尘系统的确定合理的通风除尘系统，应能有效地控制掘进机产生的粉尘，并把含尘空气吸入除尘器中加以净化，以提高除尘效率。为此，采用长压短抽通风除尘系统（如图 2 所示）。这种除尘系统的管理与维护比较简单，并能有效排除瓦斯的积聚和滞留，实现粉尘的就地净化。工作面风量由压入式局部风机供给，通过配风器调节风量，保证抽入除尘器的风量大于工作面的实际风量，使工作面风流中高浓度的粉尘全部抽入除尘器进行清除。除尘后的净化风流由配套风机排到巷道。压入式风筒口距机掘工作面的距离的选取：如果，压入式风筒口距机掘工作面的距离过小，掘进工作面产生的粉尘容易被带出工作面；若压入式风筒口距机掘工作面距离过大，则排尘风速过小，不易形成吹吸系统，对收尘不利。根据生产实践压入式风筒口距机掘工作面的距离，宜取 L 压=(4-5)S 开平方。除尘器吸尘口距机掘工作面的距离：若除尘器吸尘口距机掘工作面的距离太小，机掘工作面产生的大量粉尘会被风流带出，并且把大量较粗粉尘吸入除尘器内，增大除尘器内水箱污水的清换次数；假若除尘器吸尘口距机掘工和的距离太大，机掘工作面产生的粉尘也经过司机以后，才被吸入除尘器，掘进机司机处的粉尘浓度得不一有效除低，对掘进机司机身体危害极大。因此，一般除尘器吸尘口距机掘工作面的距离选取 L 压=1.5S 开平方为宜。2.3 除尘器的安装和使用方法由于井下工作条件的特殊性，要求除尘设备移动