杨 胜

（山西潞安集团蒲县隰东煤业有限公司，山西 蒲县 041208）

引言

山西某矿为设计产能300 万t/年的大型现代化矿井，随着综合机械化设备的不断投入，现阶段矿井巷道掘进已基本实现机械化。目前矿井采用型号EBZ318（H）综掘机掘进五采区集中运输巷。巷道采用综掘方式时粉尘的产生有以下特点[1-3]：综掘机掘进过程中粉尘浓度相对较高；粉尘可移动范围大、分散度高，从而使得掘进现场工作环境恶劣、可见度低；掘进迎头粉尘容易积聚，单位进尺粉尘产生量高；掘进各环节（破岩、支护、钻孔施工、运输）均会产生粉尘。为了改善综掘工作面环境质量，为井下作业人员提供相对良好的作业环境，矿井提出采用干式除尘器来降低掘进迎头粉尘浓度，以下对应用情况进行具体分析。

1 工程概况

五采区集中运输巷位于开采的3 号煤层底板下方10 m 位置，为全岩巷道，设计掘进距离为1 560 m。巷道使用型号EBZ318（H）综掘机掘进，日循环进尺达到22 m。巷道掘进采用型号FBDYNo6.3/2×30 kW局扇，配合直径Φ800 mm 风筒供风，掘进迎头实际供风量达到550 m3/min。

五采区集中运输巷设计断面为直墙半圆拱型，净高、净宽分别为3 700 mm、4 400 mm，净面积为15.2 m2。巷道在砂质泥岩以及粉碎岩中进行掘进，所处岩层整体较为稳定，仅局部位置裂隙发育。

2 干式除尘器型号的确定

2.1 干式除尘器的应用优势

在综掘工作面迎头使用干式除尘器具有以下优势[4-7]：

1）干式除尘器现场应用时无需加水，同时不需要额外增加布置排水或者水处理系统，同时设备运行能效较高，节省电力。

2）设备结构简单、后期维护方便。干式除尘器整体结构简单、便于控制，同时后续灰尘清理较为便捷。

3）除尘效率高、应用效果稳定。干式除尘器对粉尘类型适应性广，可有效降低作业点疏水性粉尘以及亲水性粉尘，因此，均可在煤巷、半煤岩巷道、全岩巷道中被使用。根据已有应用实践表明，使用干式除尘器设备本体，环境除尘效率可达到90%以上。

4）环境舒适。干式除尘器现场应用时排放量控制在4 mg/m3以内，整个巷道内粉尘浓度较低，环境清洁、视野范围广。同时干式除尘器在使用过程中不会引起掘进迎头积水问题，从而有利于巷道顶板软弱泥岩变形控制。

2.2 设备型号的确定

五采区集中运输巷掘进迎头供风量平均为550 m3/min，考虑到干式除尘风机本身以及进气风筒通风阻力，为此选择型号KCG-600D 干式除尘器。该除尘器额定粉尘处理能力为600 m3/min，处理能力与掘进迎头风量相吻合。

3 干式除尘器现场应用分析

3.1 现场布置

在五采区集中运输巷掘进迎头使用的KCG-600D 干式除尘器结构包括有通风机、除尘器本体、管道以及风筒等。除尘器本体质量2.28 t、长×宽×高为7.15 m×1.36 m×1.2 m。由喷吹系统、箱体、集灰卸灰装置、控制装置以及清灰系统等构成。干式除尘器工作原理为：通过局部通风机将掘进迎头含有大量粉尘的空气通过风筒进入到干式除尘器内，在气流均衡板作用下使得气流均匀充满整个除尘箱体；在后置的通风机作用下含有高浓度粉尘的气体通过滤筒，从而将气流中粉尘过滤掉；除去粉尘后的洁净空气通过出风口外排。当滤筒上粉尘积累到一定量后，通过开启开关阀对滤筒上粉尘进行清理。具体干式除尘器结构见图1 所示。

图1 干式除尘器结构示意图

配套使用的风机型号为FBCDNo.8.0/2×45。除尘器风筒使用挂钩悬吊在巷道顶部。通过使用干式除尘风器将掘进迎头供风由“压入式”变成“长压短抽”式，具体干式除尘器在掘进迎头布置情况见图2所示。

图2 干式除尘器在掘进迎头布置示意图

3.2 干式除尘器的现场维护

在综掘机截割或者出矸时，掘进工作面各位置喷雾除尘装置正常启动，后开启干式除尘器。在综掘机正常作业时，干式除尘器至掘进工作面迎头范围内的作用人员应佩戴好防尘口罩等装置方可正常工作。掘进工作面在检修期间应及时对干式除尘器内部粉尘进行清理，每周清理一次干式除尘器内部排污斗，确保可正常排污。作业时通过观测窗观测振弦过滤板情况，若发现断丝超过标准时应及时进行更换。在使用时应避免矸石或者其他重物对叶轮外壳或者叶轮等造成冲击，避免叶轮与保护圈之间出现异常摩擦。在使用时应确保压缩空气压力介于0.5～0.7 MPa，并按照要求对排尘管路、电缆、电动机等进行检查，确保无异常情况发生。

3.3 现场应用效果

五采区集中运输巷净断面面积为15.2 m2，局部通风机风筒与迎头间距在13 m 左右，此时迎头风速约为0.63 m/s，干式除尘器风筒与迎头间距约为5.0 m，迎头位置含有高浓度粉尘的气体耗时约8 s 即可进入到干式除尘器风筒内。干式除尘器进风量、工作面压风量分别为443 m3/min、558 m3/min，对干式除尘器开启前后综掘司机位置以及掘进迎头后方50 m位置粉尘质量浓度进行测定，具体测定结果见表1。从表中看出，通过使用干式除尘器后，综掘工作面综合降尘率达到98%以上，掘进迎头粉尘得以有效控制，显著改善了掘进工作面的环境质量。

表1 干式除尘器开启前后掘进迎头粉尘质量浓度测定结果

4 结论

综掘工作面在掘进进尺、降低作业人员劳动强度以及掘进效率等方面具有显著优势，但是掘进工作面粉尘产生量更大，高浓度粉尘不仅会影响掘进迎头工作人员身体健康，而且会增加机电设备故障发生率。针对掘进工作面供风量小、粉尘产生量大问题，提出将干式除尘器应用到工作面粉尘治理中，并以五采区集中运输巷掘进为工程实例，具体确定了除尘器型号，并对现场布置以及应用效果等进行分析。现场应用后，掘进工作面综掘司机位置、掘进迎头后方50 m 位置粉尘质量浓度分别由315.7 mg/m3、218.6 mg/m3降 低 至4.62 mg/m3、3.61 mg/m3，综合除尘效率达到98%以上，取得了较好的粉尘治理效果。