安徽省淮南市凤台县淮河能源控股集团顾桥煤矿 安徽省淮南 232000
摘要：矿井综掘工作面是井下最大的产尘点之一，综掘工作面80%的粉尘是由掘进机掘进过程中破碎煤岩产生的，是综掘面第一尘源，一直是威胁煤矿安全高效生产的重大危险源。据统计，当掘进机作业时，综掘工作面粉尘浓度高达1000～3000mg/m3，严重的高达4000mg/m3以上，呼吸性粉尘浓度达800～900mg/m3，总粉尘浓度和呼吸性粉尘浓度都严重超标。工人长期暴露在高浓度粉尘的作业环境，易患尘肺病，粉尘还能引发煤尘爆炸，降低煤矿设备的使用寿命，影响作业人员的视线等。下面，文章就综掘工作面高效除尘技术研究与应用展开论述。
关键词：综掘工作面；高效除尘；技术应用
引言
煤矿综掘工作面生产现场的高浓度粉尘，轻则降低矿工的劳动生产率，影响生产质量和效益；重则导致矿工患尘肺病长期不能治愈而死亡，或导致粉尘爆炸，造成重大人员伤亡和经济损失。为此，开展综掘工作面通风除尘系统优化与应用，对于保障综掘工作面的安全生产、改善作业地点的工作环境、保护职工的身心健康具有较好的社会价值与现实意义。
1掘工作面除尘系统应用现状
综掘工作面由于本身属于独头掘进，局部通风机供风距离长，风排粉尘能力有限，掘进时整个综掘巷道内粉尘浓度一直处于高位，粉尘治理成为制约巷道掘进安全的一个难题。尽管在综掘工作面采取一系列的降尘、控尘技术措施，但是粉尘治理效果仍有较大的提升空间。
1.1机载除尘系统
机载除尘依靠自身的喷雾除尘系统，远不能满足作业点除尘需要，井下现场测试数据表明，采用综掘机机载喷雾除尘系统时，上、下山岩巷粉尘质量浓度分别为405g/m3、,252g/m3，此粉尘浓度会严重影响作业点人员身体健康。具体综掘机自身携带的喷雾降尘系统结构如图1所示。
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图1综掘机自身携带的喷雾降尘系统结构示意图
1.2传统通风除尘风机结构
该种除尘风机通过局部正压风机向作业点供风，并通过负压除尘风机吸尘、吸风，通过除尘风机净化作业点环境，具体除尘系统结构见图2。
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图2传统通风除尘及除尘风机除尘示意图
采用该种通风除尘方式虽然在一定程度上降低掘进工作面粉尘浓度，但在具体使用过程中粉尘浓度受到出风口位置、除尘风机吸风口位置以及风量变化影响，同时除尘风机体积一般较大，占用本就狭小的巷道空间，同时除尘风机吸风口需要布置在掘进点最前端，需要经常移动，容易受损，除尘效果也不稳定。
1.3移动除尘装置
现阶段综掘工作面采用的移动除尘装置在河南、河北以及山西等矿区使用较为广泛，具体结构见下页图3。
移动除尘装置通过封尘帘降低，并布置在综掘机上与综掘机一起移动，从而降低井下作业人员工作量。该装置现场使用中存在水幕、挡风帘降尘影响综掘机司机视线，挡风帘控制较为繁琐；风筒若采用刚性容易遭受挤压变形，柔性易漏风筒占用大量的巷道空间，不适宜用以掘机断面较小的巷道。
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图3移动除尘装置结构示意图
2新型湿式除尘系统安装方式优化
为了保证掘进过程中产生的大量粉尘不会随着风流进入巷道回风侧，从而保证掘进现场有一个良好的工作环境，必须将掘进过程中产生的粉尘控制在掘进机前方并将该部分粉尘通过抽出式除尘风机抽出净化，采用新型湿式除尘风机。
2.1主要结构
新型湿式除尘风机主要由进风道、除尘风机、电动机、转盘式雾化器、导流器、出风道和脱水器组成，各段风筒由法兰盘螺栓连接，采用叶轮与电机直联方式，维护方便。
2.2工作原理
新型湿式除尘风机是一种复合式湿式除尘风机，主要是靠碰撞、粘附、扩散、静电、重力等效应来捕集的。含尘水雾气流以较高的速度通过导流器时，导流器将轴向气流转变为径向旋转风流，径向旋转风流进入脱水器后，其风流沿脱水器的脱水圆环作旋转运动。含尘水雾气流通过导流器时，一部分含尘水雾通过拦截、碰撞、扩散机理凝聚；一部分含尘水雾随风流进入脱水器的周边，其水雾密度大大提高，通过拦截、碰撞、扩散将含尘水雾大颗粒水滴沉降，通过除尘风机排水孔排出，经过除尘净化的气流通过除尘风筒排出。
2.3安设方式
传统除尘系统安设方式主要有以下3种：
（1）除尘风机与除尘风筒均悬挂在巷道顶板上，随巷道掘进向迎头方向定期挪移。此种安设方式需在巷道顶板施工吊挂装置，安设、挪移难度大，不利于日常维护和安全管理；同时，由于除尘风筒吊挂在巷道帮部顶板上，不利于对巷道中下部的粉尘进行抽取，抽尘率较低。
（2）除尘风机放置于巷道底板，除尘风筒吊挂于巷道一侧，随巷道掘进向迎头方向定期挪移。此种安装方式一是占用巷道空间，不利于行人和运输；二是除尘风筒吊挂在巷道一侧，不利于对巷道另一侧的粉尘全面抽取，除尘效果达不到要求。
（3）除尘风机安设在综掘机后皮带机尾的小跑车上，负压除尘风筒与除尘风机相连接，悬挂于综掘后转载皮带的支撑上，距离掘进头的距离＜4m，并能实现随综掘机、转载机前后自由滑移。此种安设方式比较普遍，减少了移动次数，效果较好。但对于一些沿煤层顶板掘进、留有底煤或底板条件不好的掘进巷道，由于综掘机过后破坏了原有底板的完整性，造成底板淤泥积水、浮炭多等，容易造成皮带尾歪斜，从而导致小跑车掉道、除尘风机歪倒等问题，引起安全事故。
另外，以上3种传统安设方式除尘风筒均安设在除尘风机前方，起到负压抽气作用。由于除尘风机工作时负压达到300kPa以上，容易导致除尘风筒的损坏，增加了日常维护的工作量和成本投入。
针对以上安设方式存在的弊端，设计优化了新的安设方式。即将除尘风机安设在综掘机机身上，并固定牢固，除尘风筒连接在除尘风机的出风口侧（后方），并悬挂于综掘后转载皮带的支撑架上，使除尘风筒正压出风，起到保护除尘风筒作用；除尘风机吸风口侧通过三通延接3路导风筒，距迎头2~3m，分别放置于巷道中间和两侧，使抽尘更全面，除尘效率更高，如图4所示。
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图4综掘工作面通风除尘系统布置图
3应用效果分析
该综合掘进工作面除尘系统研发制作完成后，在煤矿井下实际工作中进行了长时间的应用实验，取得了良好的效果，得到了现场工作人员的肯定。在实验过程中使用CCZ1000粉尘浓度测定仪对掘进工作面除尘前后的粉尘浓度进行了测量，结果如下表1所示。
表1除尘前后掘进面粉尘质量浓度对比mg/m3
根据上表测试结果显示：工人操作位置的全尘除尘率为（588.4-45.1）/588.4×100%=92.3%，呼吸除尘率为：（255.8-8.1）/255.8×100%=96.8%；除尘器出口位置的全尘除尘率为（389.4-1.3）/389.4×100%=99.7%，呼吸尘除尘率为（123.2.4-0.1）/123.2×100%=99.9%。可见该除尘系统达到了非常好的除尘效果，可以达到国家煤矿井下除尘技术的先进水平。
结语
综上所述，根据综掘工作面现场粉尘产生特点，结合以风控尘原则，对掘进工作面粉尘进行集中控制，取得了良好的效果，希望可以可以提供一定参考。
参考文献
[1]徐明.综掘工作面高效降尘装置的选择及分析[J].煤矿机械,2016,37(12):120-122.
[2]张健.全岩巷综掘工作面除尘技术的改进与实践[J].煤矿安全,2015,46(12):133-135.