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“第三十七屆科技論文交流會”三等獎論文9

青青草AV在线 www.sinomag.net 巖巷綜掘粉塵綜合治理技術    

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大興礦?? ?    

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摘要: 隨著井巷工程機械化程度的不斷提高,巖巷綜掘在生產過程中產生的大量粉塵,既要從源頭綜合治理出發做到本質安全化,又要消除已產生的粉塵保障員工身體健康。根據現有的綜合防塵措施與設備投入,尋找漏洞彌補不足,從捕塵、消塵、降塵過程入手,研制發明了抽壓結合、集中水幕、吸能緩沖裝置為核心的“四級降塵技術”。該技術是一套嶄新的、安全的、實用的綜合治理粉塵技術,具有極大的推廣使用價值。    

關鍵詞:綜掘?? 巖巷?? 粉塵?? 治理    

1 技術背景  

隨著采掘生產的有序進行,大功率綜掘設備的投入實現了高效的施工進度,全巖巷道的掘進均已采用綜掘機施工。因此巖石巷道綜掘施工時的粉塵治理工作,成為困擾施工安全和職工健康的顯著問題。目前使用的除塵風機設備只能對巖巷掘進工作面80m以內產生的粉塵起到降塵作用,而除塵風機排塵的乏風因風速過高,除塵效果差,導致除塵風機后部乃至沿線巷道粉塵嚴重超標,對現場的安全條件和員工的身體健康帶來了一定的危害。因此除塵風機后段粉塵治理工作,成為了大興技術人員急需立項攻關解決的難題。為了更好的保障掘進安全生產和員工職業健康,經過7個月反復實踐,研發了抽壓結合、集中水幕以及吸能緩沖裝置相結合的四級降塵技術,在綜掘巖巷的粉塵治理方面取得了重大進展。  

2 工作面概況    

大興礦現有掘進工作面8個,其中巖巷5個,煤巷3個。首次實踐工作面為北二1205底板瓦斯道,巷道全長1601m。本工作面為12煤層第二個工作面,工作面西側為未采動區,東側為北二1203工作面;南側為保護煤柱,北側為大隆井田。工作面地表為大孤榆樹村農田沉陷區,沉陷區內有兩處積水坑,該積水區在回采9煤層時已進行了安全論證。工作面地表有2條礦區公路和5條電力線通過,地面標高在+65.2+74.2m之間。工作面在北二采區14煤層下部巖層中,距14-1煤層1215m,上鄰14-2煤層,煤厚一般為0.51m,下鄰15-2煤層,煤厚2.15m,工作面掘進處于這兩層煤之間,間距48m左右,對掘進無影響。工作面水文地質條件簡單,掘進期間粗砂巖、砂礫巖為微弱承壓直接充水含水層,含孔隙水、裂隙水,預計頂板局部會有淋水現象。巖層硬度(?)46。現使用的是EBZ-260型綜掘機,每循環1.6米截割時間大約為34個小時,因此產生大量的粉塵。  

3 綜掘巖巷“粉塵”綜合治理技術  

3.1 過去式“抽壓結合、一級降塵”粉塵治理技術簡介  

除塵風機無疑是巖巷掘進最好的降塵設備之一,工作面正常施工中,使用1KCS-550D型濕式除塵風機配合綜掘機,實現抽壓結合,通過除塵風機進行一級降塵;然而在實際使用過程中卻發現該設備存在一定的設計缺陷。現有的除塵方法只能滿足除塵風機至工作面80m左右范圍內的作業環境,除塵風機將工作面粉塵經過設備降塵后排出,造成后部的粉塵速度增快,巷道內能見度只能在1m左右,運輸人員只能在停止掘進時進行作業,極大的影響生產;并且粉塵隨意飛揚導致巷道幫、頂、風筒、管路、電纜及其他設備設施上粉塵嚴重超標,除塵風機的使用并沒有真正意義上將粉塵進行根治,相反為沿線施工作業人員埋下了嚴重的安全隱患。通過積極而有效的探索,對粉塵形成的原因和目前除塵風機除塵效果不佳的研究和分析,找到了其主要原因有:除塵風機排除塵的乏風因風速過高,除塵效果差,導致除塵風機后部乃至沿線粉塵嚴重超標。同時除塵風機骨架風筒直徑不合理,Ф600mm的骨架風筒徑小,除塵力不足,易破損;Ф800mm的骨架風筒徑大,抽力小,影響作業空間。  

3.2 “抽壓結合、集中水幕、吸能緩沖裝置相結合“四級降塵技術”研究  

3.2.1 抽壓結合 技術特征  

抽壓結合除塵是指利用原有的KCS-550D型濕式除塵風機除塵特性,針對現場實際的除塵效果,特殊定制Ф700mm的骨架風筒,用于除塵風機前部捕塵。同時在距巖巷綜掘工作面巷道拉門口不超過200m位置施工16m深、6m寬除塵硐室,在除塵風機后部接設Ф1000mm的正壓風筒延伸至除塵硐室內。利用除塵風機抽取粉塵后再通過風筒壓入除塵硐室內集中排放粉塵,使風筒段巷道粉塵濃度達到合格標準。  

                                                                                                       

1 “抽壓結合”圖    

3.2.2 集中水幕技術特征    

集中防塵水幕簾采用6’鐵管或扁鐵焊制成龍門架,中間鋪滿5mm×5mm目眼的鋼絲紗網制作,內外接40 9孔外牙噴霧頭,使集中排放過來的粉塵在水幕噴霧效果下達到降塵、消塵的目的。  

集中水幕在除塵硐室內共設3組,1組圓環噴霧設在硐室口除塵風筒末端集中排塵口處;1組設在除塵硐室全斷面頂板處;1組設在除塵硐室里吸塵緩沖裝置前。  

                           

2 “集中水幕”圖    

3.2.3 吸能緩沖裝置技術特征    

吸能緩沖裝置技術主體為降塵海綿,采用2000mm×3000mm×50mm規格的降塵海綿安設在集中排塵口正前方,相距排塵口留有5m緩沖距離。同時設置1組專用集中水幕增強該緩沖裝置的吸能特性,并加工專用卡子以增加吸能緩沖裝置的牢固和實用性。  

由于除塵風機抽取粉塵時的乏風風速過快,僅通過集中水幕無法徹底消塵,因此設計吸能緩沖裝置,能使高速排放的粉塵降速,由于該除塵裝置有很好的吸附能力,所以通過設計吸能緩沖裝置能夠很好的使粉塵達到降塵、降速的目的。  

                       

3 “吸能緩沖裝置”圖    

3.2.4 以三種技術為核心的四級降塵技術特征    

⑴ 工作面掘進切割期間,開啟除塵風機,利用除塵風機自身的抽排力抽取粉塵,使除塵風機前段粉塵達標,此為一級降塵。  

⑵ 粉塵通過除塵風機抽取后,沿除塵風機后接設的φ1000mm風筒集中排放到除塵硐室,在除塵風筒末端集中排塵口處安設一組圓型噴霧,將集中排放過來的粉塵通過專用集中水幕進一步過濾降塵,此為二級降塵。  

⑶ 通過集中水幕二級降塵后的高速粉塵打到安設在硐室內的吸能緩沖裝置上,使粉塵降塵、降速,此為三級降塵。  

⑷ 最后被降速的粉塵在硐室內自由擴散出硐室時,經過硐室口全斷面的集中凈化水幕簾再一次降塵霧化,使巷道內的粉塵達到標準范圍,此為四級降塵。  

           

4 “四級降塵技術”示意圖    

4 “一級降塵”和“四級降塵”效果對比  

4.1 試驗地點及綜合防塵實踐情況    

試驗地點應選擇在大興礦北二采區12煤層北二1205底板瓦斯道掘進工作面進行。  

一級降塵:采用的是KCS-550D型濕式除塵風機單向抽排粉塵方式,除塵范圍僅針對除塵風機前端80米以內距離,效果一般。而對于除塵風機后整條巷道來說,掘進期間粉塵嚴重超標,能見度極低。  

四級降塵:新鮮風流通過局部通風機供風,由正壓風筒送至掘進工作面。當綜掘機準備切割工作面時,打開風筒三通,同時關閉風筒夾,保證正壓風筒斷開位置大于除塵風機10m位置,且負壓風筒距工作面不超過2m。此時開啟除塵風機,除塵風機后連接直徑1m的風筒延伸至除塵硐室內集中降塵水幕簾處,使除塵風筒內高速運行的粉塵噴射到安設在除塵硐室里幫壁上的吸能緩沖裝置上進行降速,同時開啟水閥門,使水流經過噴霧頭使粉塵霧化達到降塵效果。至此工作面粉塵途經集中降速、降塵后至回風道,完成一個循環,達到巖巷綜掘降塵、消塵的作用,與之前單一使用除塵風機降塵效果相比,消塵效果明顯,不但保障了員工的身體健康,更是對安全生產起到了積極作用。  

4.2 綜合防塵效果對比分析  

通過不同時間與掘進工作面延伸施工不同地點觀測粉塵濃度來確定降塵效果。巷道內粉塵效果抽查實測見下表1  

1 粉塵效果抽查實測表    

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采集時間  

工 作 面  

粉塵濃度  

一級降塵  

粉塵濃度  

mg/m3  

二級降塵  

粉塵濃度  

mg/m3  

三級降塵  

粉塵濃度  

mg/m3  

四級降塵  

粉塵濃度  

mg/m3  

N2-1205  

底板瓦斯道  

2018/1/8  

56.23  

42.32  

33.62  

9.86  

2.31  

N2-1205  

底板瓦斯道  

2018/2/10  

63.12  

40.26  

29.54  

8.67  

1.91  

N2-1205  

底板瓦斯道  

2018/3/12  

48.62  

38.51  

23.19  

8.31  

2.69  

N2-1205  

底板瓦斯道  

2018/3/26  

52.37  

39.65  

27.55  

10.12  

2.97  

N2-1205  

底板瓦斯道  

2018/4/16  

61.28  

46.76  

35.21  

10.25  

2.49  

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通過采用四級降塵技術與以往的一級降塵技術相比較,粉塵濃度降低90%以上,效果顯著,整條巷道粉塵濃度均能達標,保證了安全生產。  

5? 經濟與社會效益分析    

采用理論分析、現場技術論證等多種研究手段,以“抽壓結合、一級降塵”與“抽壓結合、集中水幕、吸塵緩沖裝置為核心的四級降塵技術”進行對比,通過從掘進工作面到降塵點粉塵情況監測進行日分析、月統計,粉塵濃度衰減數值進行計算,粉塵達到國家安全標準,該項技術得到推廣應用,獲得了良好的技術經濟、社會效益。  

5.1? 技術效果分析    

通過綜合粉塵治理技術的實踐,一級降塵率可達到25%左右,二級降塵率可達到41%左右,三級降塵率可達79%左右,四級降塵率可達到90%左右,從以上數據分析,吸能緩沖裝置和集中水幕降塵效果較好,技術效果顯著。  

5.2 經濟對比分析    

對粉塵效果分析的同時,“抽壓結合、集中水幕、吸塵緩沖裝置為核心的四級降塵技術”,該技術方案需將原有的Ф800mm的骨架風筒改造為Ф700mm的骨架風筒,日常材料費投入幾乎沒有發生增長;需投入200米Ф1000mm的風筒,日常掘進施工中可反復使用,因此經費可忽略不計;防塵水幕架需用6分鐵管和16mm鋼筋、焊制龍門架、底板沙子水泥投入小計為1267元;噴霧水頭40個及人工費,小計為729元。利用現有的施工硐室,工程量沒有增加。整體技術共需多投入資金約:1996元。  

5.3? 社會效益分析    

大興礦“綜掘巖巷粉塵綜合治理技術”在試驗區域有效地提高了員工的作業效率,創造了安全的井下工作環境,取得了很好的社會效益。  

5.4? 推廣應用前景    

大興礦“綜掘巖巷粉塵綜合治理技術” 降塵效果提高到了90%以上,極大改善了作業環境,使巷道時刻處在優質環境中,最重要的是為員工的身體健康提供了可靠保障;此項技術尚屬首次提出,且具有較高實用性和先進性;不用另行增加設備,沒有較高資金投入。同時更有助于塑造良好的企業形象,社會效益顯著。研究成果對相似條件礦井粉塵綜合治理具有借鑒意義及推廣應用前景。  

6? 主要結論    

在鐵法煤業(集團)有限責任公司有關處、室的大力支持下,結合大興礦特殊地質條件實際情況,該技術項目首創并成功實踐,對巖巷綜掘粉塵治理有著積極的指導意義。該技術是一套嶄新的、安全的、實用的綜合治理粉塵創新技術,有效解決了除塵風機后段粉塵較大問題。具有極大的推廣使用價值,可以廣泛的應用在巖巷綜掘施工中,從而積累了豐富的經驗,安全的同時還優化了工作環境,保障了員工身心健康,具有廣闊的發展空間。  

參考文獻    

[1] 張殿印。《除塵工程設計手冊》,化學工業出版社2010.  

[2] 國家煤礦安全監察局,煤礦安全規程[M]。煤炭工業出版社,2011  

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作者簡介 李廣 (1981 -) ,男,工程師,畢業于遼寧工程技術大學采礦工程專業,鐵煤集團大興煤礦生產科副科長。曾在省級刊物發表論文3篇。聯系電話:15241005841  

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