梁春豪

(山西焦煤(集团)有限责任公司，山西 太原 030053)

煤矿在生产过程中，综掘面产生的粉尘占有很大的比例，达到20% ～38%，近年来，随着综掘机械化程度和生产强度的提高，煤矿采掘工作面的粉尘产生量急剧上升，严重危害矿工的身体健康和煤矿安全。为此，西山煤电股份公司马兰矿与中国矿业大学(北京)合作，在综掘18308工作面等地点安装分风降尘装置，通过对现场粉尘浓度的测试结果显示，在安装分风装置后粉尘浓度明显下降，降尘效果良好。

1 分风降尘装置

综掘面分风降尘装置是通过调节分风装置开口角度从而实现掘进头的风量分配，利用可调节的分风装置对风机供风量进行分流，通过分流出来的风流阻止掘进头粉尘的扩展，从而将整个掘进空间的粉尘压缩到端头很小的范围，该范围小于等于除尘风机吸入流场范围，进而形成一种全新的工作面通风除尘系统。

分风装置巷道局部通风应用示意图见图1。

图1 分风装置巷道局部通风应用示意图

由图1可见，系统由风机1、除尘风机2、分风装置3和风筒4构成。该系统分为工作状态和非工作状态，工作状态时，除尘风机2和分风装置3工作。除尘风机开启同时启动分风装置上的气动阀，分风装置改变金属圆筒活动端开口大小，进行分风风量调节;非工作状态时，除尘风机2和分风装置3停止工作。除尘风机关闭使得分风装置上的气动阀关闭，风流直接通过风筒到达掘进头。

2 现场第一次测试

第一种情况:风筒直径为800 mm，压入风量440 m3/min，分风风量100 m3/min，抽风口距迎头26.36 m，掘进机高1.759 m，宽 2.3 m，长 4.469 m，风筒下沿距底板2.04 m，距顶板1.186 m，分风口宽度36 cm，分风口到迎头距离17.2 m，风筒出口到掘进头6.2 m。在此情况下，通过现场实测，得到综掘面粉尘浓度分布表见表1。

表1 粉尘浓度测定结果表 mg/m3

2.1 粉尘的沿程变化

综掘面距压风测不同位置粉尘浓度沿程分布图见图2。

图2 综掘面距压风测不同位置粉尘浓度沿程分布图

由粉尘实测数据及图2可知:在沿程方向上，由掘进面向外，粉尘总体的趋势仍是降低的，但在进回风侧有所不同，在进风侧粉尘的浓度先升高，达到最高值，后逐步降低，最终趋势比较平缓，最大值可以达到350 mg/m3;而在回风侧，粉尘浓度分布趋势开始是逐渐降低的，但又逐渐上升，之后呈现逐渐降低的趋势，这种趋势的主要原因是因为体积较大的掘进机作用，使得粉尘在巷道两侧的分布又有所升高。

2.2 同一断面粉尘的分布规律

综掘面距工作面不同距离粉尘浓度分布图见图3。

图3 综掘面距工作面不同距离粉尘浓度分布图

由实测数据和图3可知:由压入侧煤壁向回风侧煤壁沿程上，粉尘浓度总体是增大的，具体过程是:粉尘浓度逐渐升高，到距压风侧1.5 m处达到一个粉尘较高值，然后浓度有所下降，接着又升高，在距压入侧达到又一个较高值;在和之前压入式通风现场条件基本一致的情况下，加装分风器和除尘风机后，粉尘的浓度并没有明显的降低，主要原因是分风量偏小，对巷道的粉尘影响作用也较小。此外，由于除尘风机进风口布置在距迎头26.36 m处，离掘进面过远，对于综掘面开始段粉尘影响甚微，同时也超出了测尘的范围，所以，综掘面的粉尘浓度没有因为有分风器和除尘风机的存在而有明显的降低。

3 现场第二次测试

压入风量440 m3/min，分风风量100 m3/min，抽风口距迎头10.488 m，出风口距掘进头距离9.025 m，风筒下沿距顶板1.22 m，除尘风机距掘进头10.488 m，分风口距除尘风机抽风口 9.121 m，出风口风速下 11.9 m/s，左 10.2 m/s，右 11.7 m/s，上12.8 m/s，中13.2 m/s，分风口0°0.5 m/s，45°0.9 m/s，90°4 m/s，分风口前方 20 cm 左右 0°1 m/s，45°0.9 m/s，90°0.8 m/s。通过现场实测，结果见表 2 和表3。

表2 粉尘浓度测定结果 mg/m3

表3 风速大小测定结果 m/s

综掘面距压风壁不同位置粉尘浓度沿程分布图见图4。

图4 综掘面距压风壁不同位置粉尘浓度沿程分布图

由图4可以看出:

1)相比现场第一次压抽分风通风，在其它基本条件不变的情况下，抽风口向工作面移动后，现场实测的粉尘浓度总体相比下降了许多，主要是因为抽风口前移，同时在分风装置的有效作用下，综掘面产生的粉尘在没有大量扩散之前就被抽风筒吸入，使得综掘面空间粉尘浓度总体相比有所下降。

2)在压入侧粉尘浓度变化趋势是逐渐上升到最大值150 mg/m3左右，之后逐渐下降，在回风侧粉尘浓度也同样大致呈现这样的趋势，20 m后粉尘浓度降低趋势平稳。

3)回风侧粉尘浓度仍然要高于压风侧的粉尘浓度。

4 结论

1)设计了两种综掘面粉尘测试方案，一种是全断面测试，另一种是呼吸带测试，实现了整体和局部研究相结合，加深了对粉尘分布规律的认识。

2)随着距掘进面沿程距离的增大，粉尘浓度不断减小，在同一断面，压风侧粉尘浓度要低于回风侧粉尘的浓度。

3)综掘面呼吸带粉尘浓度分布规律是:在同一断面，压风侧粉尘浓度要低于回风侧粉尘浓度，主要是因为风流的作用，使得粉尘大部分被带到回风侧，使回风侧粉尘浓度相对较高，而后，由回风侧慢慢向进风侧扩散;随着距掘进面沿程距离的增大，粉尘浓度很快达到最高值，而后粉尘浓度逐渐降低，这是由于掘进面附近风速相对较大，随着风流粉尘不断的飞扬，导致粉尘扩散，综掘面粉尘浓度上升，而随着风流的减弱和较大粉尘颗粒的重力作用，粉尘逐渐的沉降，粉尘浓度随之降低。

4)在压风口距掘进面距离、各风量不变的情况下，分风装置距掘进面的距离和抽风口距掘进面的距离对降尘效果有主要影响，相比之下，抽风口离综掘面越近，除尘效果越好，而分风距要离综掘面距离不能超过除尘风机的出风口，这样效果比较明显。