CFT除尘系统在全岩综掘开拓大巷中的应用

周 建

(山东能源新矿集团新巨龙能源公司，山东巨野274918)

粉尘一直是我国岩石开拓大巷掘进过程中的主要危害之一，极大地影响了巷道掘进速度，且易引起尘肺病的发生，危害施工人员的身体健康。山东能源新矿集团新巨龙能源公司北区辅二大巷，为全岩开拓大巷，采用奥钢联MH－620型硬岩掘进机掘进，全岩综掘在提高了掘进效率的同时，带来了严重的粉尘问题。传统除尘方式如掘进机外喷、降尘喷雾、防尘纱网及国产振弦湿式除尘风机等除尘效果均不理想，给安全生产带来了隐患。通过调研，在北区辅二大巷引进并应用了德国CFT高效除尘系统，取得了较好的应用效果。

1 试验巷道地质概况

北区辅二大巷是新巨龙公司2条全岩开拓运输大巷之一，位于矿井－810m水平，巷道掘进断面宽5.7m，高5.0m，断面26.3m2。试验区段巷道位于3煤顶板细粒砂岩中，浅灰白色，厚度约18m，浅灰～灰白色成分以石英为主，岩屑长石次之，含较少暗色矿物，颗粒次圆状，分选中等。岩石硬度系数f=6～9。以进尺1m为例，切割时间约2～3h，切割时间长，产尘量大。

2 原巷道除尘方式

新巨龙公司原巷道除尘方式采用长压短抽综合除尘方式，即压入式风筒接至迎头10m内，供给迎头新鲜风流，迎头综掘机机身上配套安装1台振弦式湿式除尘风机，负责切割时将污风抽出并净化。配合掘进机外喷雾和迎头50m范围内的2道净化水幕，以前迎头100m范围内安设的一道防尘隔离网进行综合除尘，达到降低粉尘浓度及净化风流的目的。但在实际使用过程中，效果不甚理想，主要存在的问题有:粉尘无法控制在迎头范围内，随压入式风流到处扩散，且受压入式风流扰动，扬尘较多;除尘风机距离迎头距离较远，吸尘量小，且除尘风机随使用除尘效率较低;除尘过程中，易形成循环风，除尘风机净化后的风流又随压入式风流再一次进入除尘循环，降低了除尘效果;司机作业环境差，处在高浓度粉尘区域内，迎头可见度低;后部巷道风流质量差，含尘量大，大量粉尘甚至随回风流一直飘散至总回风巷内，污染范围广。

3 新型高效CFT除尘系统

3.1 CFT除尘系统结构原理

CFT除尘系统将巷道除尘全部设备、设施包括风量匹配作为一个整体全盘考虑。全系统由控尘区、集尘区、除尘区和后部污水处理循环系统4部分组成。CFT除尘器结构如图1所示，CFT除尘系统如图2所示。

控尘区 由压入式对旋风机、压入式风筒及附壁风筒组成。在迎头切割时，将附壁风筒内的挡板立起，使原压入式风筒供给的轴向风流改变为沿巷道周壁的旋转风流，并以一定的速度不断向掘进迎头前压推进，在抽出式风筒前端附近形成阻挡粉尘向外扩散的空气屏障，封锁住掘进机作业时产生的粉尘，使之全部经过抽出式风筒吸入除尘器进行净化而不外泄，从而有效地提高除尘效率。当进行支护等其他作业时，将附壁风筒内挡板扳下，恢复正常通风。

集尘区 由抽出式风筒和抽出式除尘风机组成，风机作用使风筒前端形成负压，从而不断吸入含尘气流进入抽出式风筒内。

除尘区 即除尘器由喷淋结合区、水分离区和风机动力区组成。喷淋接触区布置了12个专用喷嘴，能够使水的颗粒和粉尘颗粒之间达到最佳接触。水分离区主要是由水滴分离器构成，安装在一个稳定的框架内，将吸进来的介质重新与水分离开，达到除湿的目的。被分离出来的介质汇集到位于水滴分离器下方的泥浆冲洗水收集器内。

后部污水处理循环系统 通过管路可把粉尘和水的混合物从收集器内抽出来并进行净化，污泥排放到崩落的岩石堆上或通过运输工具运走，净化后的水流返回除尘风机继续循环。

图1 CFT除尘器结构

图2 CFT除尘系统示意

3.2 CFT除尘系统配套

压入式风机采用山西巨龙FBDNO.8.3－2×55kW对旋式轴流风机，吸风量在700m3/min左右，压入式风筒直径D=1000mm，根据作业规程要求需接至迎头10m范围内。

除尘风机选用德国HCN600/1型湿式除尘器，功率37kW，喷嘴数量12个，需水量104L/min，抽吸功率600m3/min，抽出式风筒D=800mm。原则上抽尘风筒距离迎头越近越好，但考虑到迎头截割炮头需用作业半径，因此控制抽尘风筒距离迎头3m以内。

CFT除尘风机位置应处于附壁风筒后方，以避免迎头风流循环。CFT除尘风机位置确定:

式中，L为CFT除尘风机距迎头距离，m;L1为掘进机机身长度，13m;L2为附壁风筒长度，5m;L'为掘进机施工进退机需用空间，5m。

因此，CFT除尘风机应放置于距离迎头23m以外位置。但为保证风机抽吸效果，实际施工中，宜保持在距离迎头不超过50m范围内。

3.3 CFT除尘系统配套优化

(1)将除尘风机改为吊挂式 德国CFT公司原设计除尘风机安装方式为地面拖运，考虑除尘风机重量较大，挪移困难，改为在压入式风筒对面胶带侧上方铺设1趟独立单轨吊，前方铺设驱动轮及连杆，将抽出式风筒吊挂至连杆下方，并配套研发了液压自动挪移驱动装置，实现了除尘风机及压入式风筒随巷道掘进自动前移，保证了应用效果，节省了大量人力物力。

(2)将附壁风筒改为落地液压驱动式 为方便附壁风筒挡板及时开启和关闭，且保证附壁风筒与除尘风机的相对关系，将附壁风筒改为落地液压驱动式，并制作附壁风筒液压前移平台车，与除尘风机前移共用一套驱动装置，实现了自动前移。

4 应用效果分析

CFT除尘系统自2011年11月在新巨龙公司北区辅二大巷进行工业性试验，取得了较好的应用效果。对比测试结果如下:掘进机司机处粉尘浓度由高达530mg/m3下降至45mg/m3;迎头后100m处粉尘浓度由420mg/m3降至18mg/m3;除尘风机吸风口平均粉尘浓度546mg/m3，排放口平均粉尘浓度25mg/m3，除尘效率95.4%，且净化后的风流不含水汽，清洁干燥，有效改善了全巷道作业条件。

5 结论

(1)巷道除尘，应将除尘全部设备、设施包括风量匹配作为一个整体全盘考虑，压入风量应略大于抽出风量。

(2)除尘系统各设备、设施的相对位置对除尘效果可构成较大影响，CFT除尘系统中，抽出式风筒必须保持在迎头3m范围内，方可取得较好的应用效果。

(3)除尘过程中，必须重视附壁风筒的使用，及时开、关挡板，达到控制风流扩散，提高除尘效率的目的，且附壁风筒要保持在距除尘风机以里靠近迎头位置，否则易形成循环风，降低除尘效果。

(4)除尘风机性能是除尘效果好坏的决定性因素，与国产除尘风机相比，CFT除尘风机具有明显优势。性能稳定，除尘效率高，且兼具除湿和水量循环等优点，节能环保。

(5)方便快捷的使用方式是除尘系统正常使用的重要保障。只有较好的除尘效果，加上简单方便的操作使用方式，才能真正使一线职工认识到除尘系统的好处，在日常生产过程中正常使用，达到清洁生产、安全生产的目的。

［1］卢喜山.综掘面新式机械综合除尘系统的设计及应用 ［J］.煤矿安全，2007，38(8).

［2］德国蒙坦技术股份有限公司.CFT公司生产的HCN600/1型湿式除尘器检验报告［R］.埃森，2007.

［3］刘加来.煤矿粉尘危害及其防治技术初探［J］.龙岩师专学报，2002(6).

［4］李华炜.煤矿呼吸性粉尘及其综合控制 ［J］.中国安全科学学报，2005，15(7).

［5］李志斌，朱长义，刘仁智，等.掘进工作面湿式除尘系统设计研究 ［J］.煤，2007，16(1).