干式除尘风机在煤矿井下巷道掘进粉尘治理中的应用

李旺旺

(山西焦煤汾西矿业 宜兴煤业，山西 孝义 032300)

粉尘不仅会增加井下机电设备磨耗、恶化井下环境，而且还会危害井下作业人员的身体健康[1-2]。现阶段煤矿井下常用的粉尘治理措施包括煤层注水、喷雾降尘、泡沫抑尘以及除尘风机降尘等措施，不同的除尘技术有其自身的特点及适用性[3-5]。随着矿井机械化程度的不断提升，煤矿井下巷道掘进多采用综掘方式，具有掘进效率高、劳动强度低等优点，但是也会增加掘进迎头粉尘的浓度[6]。为此，文中提出采用干式除尘风机对掘进巷道迎头粉尘进行治理，以便改善掘进巷道环境质量并提升巷道综合掘进效率。

1 工程概况

山西某矿生产产能为280万t/a，为提高矿井巷道的综合掘进效率，矿井于2019年11月引进了EBZ318(H)掘进机。1506掘进巷道断面为矩型(净面积15 m2)，沿着3号煤层顶板泥岩掘进，设计掘进长度为1 560 m。巷道采用型号FBDYNo6.3/2×30 kW局部通风机，配套的风筒直径为800 mm，实测掘进迎头位置风量约为580 m3/min。

在巷道掘进过程中，由于截割岩层坚硬，加之掘进机推进速度较快，从而导致掘进迎头粉尘浓度较高。巷道掘进过程中产生的粉尘有下述特点:

1) 在掘进机破岩掘进期间迎头位置粉尘浓度较高；

2) 掘进迎头粉尘随风流运移距离远，掘进迎头位置环境恶劣，现场能见度较低；

3) 粉尘容易积聚且在短时间内无法沉降；

4) 钻孔施工、胶带运输、掘进机破岩以及锚杆施工等环节产尘点多。为改善掘进迎头环境质量并实现粉尘有效治理，提出采用干式除尘风机进行降尘。

2 干式除尘风机现场应用

2.1 干式除尘风机选型及现场布置

现场测定掘进迎头风量约为580 m3/min，考虑到除尘本体以及通风风筒阻力，选择采用型号KCG-600D干式除尘风机，该风机额定处理含尘气体量为600 m3/min，处理量与掘进迎头风量相匹配，可满足巷道除尘需要。KCG-600D干式除尘风机结构包括除尘器本体、风筒、风机及风道等；除尘器本体长、宽、高分别为7.15 m、1.36 m、1.2 m，重量2.28 t，结构包括喷吹系统、箱体、集灰卸灰装置、控制装置以及清灰系统等，配备的风机型号为FBCDNo.8.0/2×45。将负压风筒悬挂到巷道顶板上，以降低风筒对综掘机、破碎机等的影响。具体除尘风机现场布置情况见图1所示。

图1 干式除尘风机现场布置示意

2.2 干式除尘风机技术优势

除尘风机在能耗、维护、除尘效率等方面均表现出显著优势。而干式除尘风机现场使用过程中不使用水，因而不需要水处理设备以及排水设备，在省电、省水方面表现出更为显著的优势，同时不会导致积水弱化围岩问题；干式除尘风机便于保养维护、清灰简单、控制操作便捷；干式除尘风机使用范围广，对于疏水性、亲水性粉尘均有较好的处理效果，可满足煤矿井下煤巷、岩巷、半煤岩巷道粉尘治理需求，除尘本体有效除尘率可达99.5%以上，处理后排出的气体含尘量控制在4 mg/m3以内，从而使得整个巷道环境更为清洁，视觉通透。

2.3 干式除尘风机现场维护措施

1) 在巷道掘进时应率先开启转载点喷雾，后依次启动综掘机喷雾以及干式除尘风机，现场作业人员佩戴好口罩等防护设备后方可开动钻机施工；转载机停止工作后按照规定关闭除尘风机，确保巷道可正常通风。

2) 停机后每天都要及时清理除尘风机内部粉尘，每周清理1次排污斗内部粉尘，确保排污斗内部无淤泥。每天均应检查振弦过滤板，当发现振弦断丝情况超过标准规定时则应更新记录；每周清理1次振弦过滤板。

3) 在干式除尘风机现场应用过程中避免重物砸坏叶轮、金属外壳；定期检查风机电动机，分析转动声音以及转动温度是否正常。

4) 将除尘风机压缩空气压力保持在0.5～0.7 MPa，检查电缆、通风管路等悬挂是否可靠。

3 干式除尘风机现场应用效果

为提高粉尘治理效果，将1506掘进巷压风入口设置在距离掘进迎头15 m位置，干式除尘风机进口距离掘进迎头5～6 m。在巷道内使用除尘风机后，掘进迎头环境质量得以显著改善，可为现场作业人员提供相对良好的工作环境。掘进迎头正常供风量为582 m3/min，干式除尘风机进风量为480 m3/min。现场监测发现掘进迎头粉尘浓度降幅可达97%以上，具体除尘风机应用前后粉尘浓度监测结果见表1，应用现场见图2。

表1 干式除尘风机应用前后粉尘浓度测定结果

图2 干式除尘风机应用现场

4 结 语

1) 综掘虽然可显著提升巷道掘进效率，缓解矿井采掘接替紧张局面，但是由于掘进速度快，在破煤岩、转载及运输过程中容易产生大量粉尘，而采用传统的喷雾降尘方式难以满足高效治理粉尘的需要。干式除尘风机具有高效、可靠以及节水等优点，可满足煤矿井下煤岩巷除尘需要。

2) 山西某矿引进EBZ318(H)掘进机，并采用干式除尘风机进行粉尘治理。现场应用后，巷道综掘司机以及干式除尘风机排风口后20 m位置粉尘浓度均控制在7.9 mg/m3、5.2 mg/m3以内，综合除尘效率达97%以上，为巷道高效安全掘进创造了良好条件。