卢春锋

（潞安矿业集团余吾煤业公司,山西 长治 046100）

煤矿掘进工作面除尘系统的优化

卢春锋

（潞安矿业集团余吾煤业公司,山西 长治 046100）

本文通过对掘进工作面除尘现状的分析，提出了将泡沫除尘技术、气水联动喷雾装置应用在余吾煤业公司掘进工作面除尘系统的方案，现场结果表明有效的提高了除尘效率，满足了掘进工作面的生产需要，为井下职工提供了良好的作业环境，适合在掘进工作面推广使用。

掘进工作面；泡沫除尘；气水联动喷雾

0 引言

余吾煤业公司是潞安矿区埋深最大的高瓦斯矿井。S2108回风顺槽掘进工作面位于南二采区，为3#煤层综掘工作面，煤层稳定，煤质较硬。巷道北侧与西侧均为实体煤，东侧为S2107回风顺槽，并已对S2108回风顺槽进行瓦斯抽采，致使煤质干燥。S2108回风顺槽为矩形，高3.8m、宽5.4m。

巷道断面较大，原采用单一的喷雾除尘已无法满足生产需要，该工作面供风量为842m³/min，掘进割煤时粉尘浓度极高，全尘浓度可达680mg/m³，呼吸性粉尘浓度最高可达190mg/m³以上。因此，该工作面的掘进除尘工作亟待进行。

本文主要实验利用泡沫除尘技术及气水联动喷雾装置对掘进工作面除尘系统进行优化，以提高除尘效率。

1 掘进工作面除尘现状

目前余吾煤业公司S2108回风顺槽掘进工作面的除尘系统包括：掘进机喷雾、出煤各转载点喷雾装置、捕尘网及净化水幕等。除尘系统总体布置如图1所示。

1.1 掘进机喷雾

掘进机喷雾装置分为内外两种，内喷雾通过掘进机截割结构上的喷嘴向煤体进行喷雾降尘，在煤尘产生时进行除尘。外喷雾装置安装在掘进机截割臂上，对飞扬的煤尘进行捕捉除尘。由于工作面水质较差、水压不足等原因，机组喷雾装置喷嘴极易堵塞，除尘效果严重弱化。

图1 除尘系统总体布置

1.2 净化水幕及捕尘网

掘进工作面净化水幕及捕尘网安装在距离工作面窝头30～50m范围内，进行割煤作业时开启，割煤完毕降尘后关闭。净化水幕及捕尘网布置图如图2所示。

现场使用过程中，喷雾无法实现全断面覆盖，喷嘴较多，极易堵塞，导致维修成本较高。使用静压水作业动力及水源，水压不足时，雾化效果极差，经常出现“出水不出雾”等现象，除尘效果不明显，且严重浪费了水资源，不利于工作面的进行文明生产。

2 优化除尘系统

2.1 泡沫除尘技术的应用

针对掘进机外喷雾装置存在的不足之处，结合泡沫抑尘技术对其进行了改进，将泡沫系统的喷射装置设计安装在掘进机原外喷雾位置。发泡装置安装在机组司机操作台右侧。风水管路由掘进机转载皮带方向引入连接到发泡装置。泡沫系统整体布置如图3所示。

泡沫除尘装置安装完毕后，将发泡剂加入发泡装置，对该装置进行调节后，开始进行实验。

在掘进机正常运转截割煤体时，对掘进机机尾处5米位置使用CCZ-1000直读式粉尘浓度测量仪进行8次泡沫系统前后全尘浓度和呼吸性粉尘的质量浓度数据测定及现场观察。测得结果如图4、图5所示。

图4 泡沫开启前后全尘质量浓度对比

由图4的数据测定结果可知，泡沫抑尘设备开启之前回风流中全尘平均质量浓度为645.25mg/m³，开启之后全尘平均质量浓度降至222.25mg/m³，泡沫除尘的平均除尘效率可达65.5％。由图5可知，泡沫开启前回风流中呼吸性粉尘平均质量浓度为177.13mg/m³，开启后呼吸性粉尘平均质量浓度降至66.63mg/m³，平均除尘效率为62.38％。

图5 泡沫开启前后呼吸性粉尘质量浓度对比

数据测定过程中，对掘进工作面窝头进行现场观察，应用泡沫抑尘设备后，工作面可视煤尘浓度明显下降。未使用泡沫除尘装置时司机进行割煤操作需佩带目镜方可进行正常操作，实验中工作面清晰度有了明显提升，掘进机司机操作更为安全可靠，割煤可一次到位，保证了巷道成型，有效提高了工作效率。

2.2 气水联动喷雾装置的应用

针对原喷雾装置使用过程中，雾化效果差，无法实现全断面覆盖，尤其是原喷头极易堵塞，制作成本高，喷雾装置移动比较频繁且原工作量较大等缺点，在S2108回风顺槽掘进工作面创新提出了使用气水联动喷雾装置代替原净化水幕的方案。

气水联动喷雾装置使用4寸管、2寸管、1寸管短节及锚杆螺母等焊接组成。其原理是利用高压风将装置中的静压水吹出水雾，巷道行人帮的高压风水管路作为该装置的风源及水源，并将其固定在巷道顶板锚杆上，安装在距离捕尘网500mm范围内。现场测定喷雾喷射半径可达1.5m左右，在捕尘网前安装两个即可实现全断面覆盖。气水联动喷雾装置如图6所示。

图6 气水联动喷雾装置

装置安装完成并连接好各种管路后，首先打开风管截止阀，再打开水管截止阀。可根据从装置喷出的喷雾雾化程度不断调节风、水的流量，直到喷雾效果达到最佳后开始进行应用及实验。

对两种喷雾装置在捕尘网外5米在只开掘进机内外喷雾时进行全尘浓度数据测定及现场观察。测得结果如图7所示。

由图7的数据测定结果分析可知，原净化水幕开启时全尘平均质量浓度为407.25mg/m³，气水喷雾开启时全尘平均浓度降至304.75mg/m³。气水联动喷雾装置较原净化水幕的平均除尘效率提高了16％。

图7 两种净化水幕开启时全尘质量浓度对比

现场应用观察，该装置雾化程度高，喷雾可实现全断面覆盖，降尘效果比较明显。有效解决了原喷雾装置的“出水不出雾”的现象。仅使用1寸管、2寸管、4寸管等边角料即可完成焊制，坚固耐用，制作成本更低，安装、使用维护更为方便，移动、安装过程中两人即可完成作业，能够适应掘进工作面特殊的工作环境，且装置不易堵塞。

3 结语

本文提出的将泡沫除尘技术、气水联动喷雾装置合理布置在除尘系统中的方案，通过在余吾煤业公司掘进工作面现场数据测定及现场观察表明，优化后的除尘系统极其有效的提高了掘进工作面的喷雾除尘效果，满足了正常的掘进生产需要，有效的降低了掘进工作面煤尘对工人的危害，为井下职工提供了良好的作业环境，适合于在掘进工作面推广使用。

[1]赵鹏飞，蒋仲安，甄增林等.泡沫降尘技术及其在掘进工作面的应用[J].煤矿科学技术，2006（12）38-40.

[2]何海清.掘进工作面粉尘防治新技术[J].矿业安全与环保，2008（12）：30-33.

[3]常建兵，刘涛，胥奎等.综掘工作面粉尘防治技术研究[J].煤炭工程，2007（03）：53-55.

[4]浑宝炬，郭立稳.矿井粉尘检测与防治技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

卢春锋（1982-），河南漯河人。