掘进无尘化中风动雾化器的运用

郭振华

摘要：风动雾化器能够改善煤炭行业作业环境，提高采掘效率，降低职业病，对煤矿企业的安全生产具有深刻的意义。本文通过对掘进无尘化中风动雾化器进行阐述，为风动雾化器的推广和使用奠定基础。

关键词：风动雾化器创新无尘化

1 立项背景

云冈矿机四队施工的12#层410盘区51021巷设计走向长度为600m（12#层510辅回起），倾斜长为60m。煤层赋存稳定，倾角变化不大，掘进时，巷道坡度随煤层顶板变化而变化。51021巷为81021工作面回风及运料顺槽，服务期限为4个月。51021巷掘进范围地面位置位于四道沟以西的山坡上，北底南高。工作面井下位置南部为510辅回、410皮、410轨三条盘区巷，西部为81011工作面采空区巷，东部为81009工作面采空区，北部接近402石门。煤层厚度平均为4.54m，煤层倾角平均为5°，煤层硬度为3，煤的自燃倾向为1级，煤尘具有爆炸性；老顶为灰白色中细砂岩，水平层理，含矿物质，平均厚度4.74m；直接顶为深灰色粉细砂岩，含植物根茎化石，胶结松软，平均厚度1.38m；直接底为灰色细砂岩与砂质页岩互层，平均厚度3.36m。

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根据机六队地质状况及巷道断面尺寸，矿领导决定在进一步改善掘进巷道的综合防尘的基础上调研掘进效率与综合防尘的关系，为此，在51021巷上马了一套风动雾化器，实地考察在综合防尘有效改善的情况下，机掘进尺能否提高的实践。

2 成果内容及创新点

掘进巷采取的综合防尘措施：坚持风（通风防尘）、水（湿式作业）、密（密闭尘源）、护（个体防护）、革（技术革新）、管（科学管理）、教（宣传教育）、查（定期检查）。

51021巷综合防尘图如下：

2.1 通风防尘上：按风速验算

煤巷掘进最低风量Qmin≥60×0.25×S掘（m3/min）

式中：S掘—掘进巷工作面的断面积10.725m2

S51021=10.725m2

Q≥60×0.25S掘（m3/min）

Qmin51015≥60×0.25×10.725=160.9（m3/min）

煤巷掘进最高风量Qmax≤60×4S掘（m3/min）

Qmax51015≤60×4×10.725=2574（m3/min）

根据以上计算51021所需风量均为200m3/min，加上漏风为200×1.35=270（m3/min）（600m长的巷风量比为1.35），而2×15KW对旋式风机吸风量为280-420m3/min，

故选用选2×15KW对旋风机配合φ800mm的阻燃风筒为51021巷供风。

全风压配风量：局部通风机吸风口至工作面回风绕道之间的风速不小于0.25m/s，以防止局部通风机吸入循环风及该段巷道出现微风。

Q=Q局I+60×0.25S（m3/min）

式中 Q——工作面实际需要全风压配风量，m3/min

Q局——工作面局部通风机的实际吸风量，开一级取280m3/min，开两级取420m3/min（通风区提供）

I——掘进工作面同时通风的局部通风机台数，I=1

S——掘进巷道断面积S51021=10.725m2

代入数据得：前期Q51021=280×1+60×0.25×10.725=440.9（m3/min）

后期Q51021=420×1+60×0.25×10.725=580.9（m3/min）

根据以上计算51021所需全风压配风量为440.9-

580.9m3/min，根据现场测定，以上风量可稀释掘进后产生的气体；在巷道掘进的初期阶段开启一级，巷道掘进的后期阶段两级全部开启；开启第二级的具体时间由通风部门根据工作面风量及有害气体情况确定，开启的具体操作由通风部门指导，防止风筒脱节；掘进期间由通风部门实测风量，当不能满足供风需求时，及时采取措施。

2.2 湿式作业

割煤过程中，机组EBZ-230上配备内外喷雾装置洒水，其中内外喷雾压力均为4MPa；中心槽刮板机及转载机喷雾洒水；距工作面迎头50米、51021巷回风口100米处水幕洒水；皮带头洒水等，与机组割煤中同步降尘。

2.3 密闭尘源

巷道内使用永久洒水捕尘网对生产过程中产生的煤尘进行除尘。

2.4 个体防护

巷内施工人员在生产过程中配戴防尘口罩进行个体防护。

2.5 技术革新

为了进一步将生产中产生的煤尘进行密闭和除尘，我矿配套使用了一套风动雾化器装置。

2.5.1 风动雾化器示意图如下：

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2.5.2 风动雾化器技术参数如下：

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2.5.3 安装位置：吊装在距工作面12米的顶板上，风动雾化器距顶板0.3米，水平吊挂，出雾口朝向工作面。

2.5.4 提供风动雾化器的风、水压系统。压风系统：①工作面使用的压风，来自南1030巷9#层空压机站，其供风管路系统为：1030巷9#层空压机站-五暗斜井-12#层510回-12#层410皮-51021工作面。

要求迎头风压不小于4MPa。

②盘区安装空压机后，直接经410轨供至工作面。

供水系统：地面静压水库-南翼风井-12#层508回-12#层410皮-12#层51021巷-工作面。

2.5.5 使用效果：当机组割煤时，开启风动雾化器后，在巷道工作面12米范围内形成全断面压力雾化区，割煤过程中产生的煤尘与水雾凝聚和附着成大尘粒后，在重力作用下迅速下落，达到除尘目的，从使用效果来看，割煤过程中约80%的煤尘被除掉，同时，工作面施工人员衣服也没有被打湿，除尘效果非常明显，极大地改变了施工作业环境。

2.6 管（科学管理）、教（宣传教育）、查（定期检查）

在巷道施工过程中，还通过职能科室的科学管理、宣传教育、定期检查，进一步在综合防尘中取得了效果。

创新点：

①克服了传统的除尘模式，改静态除尘为动态除尘。

②防尘模式由水帘式——水幕式——雾化式转化，科学而且有效地达到了掘进无尘化的理想模式，为人性化管理和施工创造了条件。

③大幅度降低尘矽病的发生率，保障施工人员的健康，延长井下作业人员的工作年限，同时增加施工中的有效作业时间。

④通过改变施工作业环境后，掘进效率明显提高，月进尺达到了600米，创造了我矿掘进史上的一个好成绩。

⑤进一步在风井进风口、综采、掘进、运输转载点等配套使用风动雾化器，可有效改善全矿井的工作环境，必定在全矿井综合防尘上取得可喜成绩。

3 经济社会效益

3.1 经济效益

3.1.1 单进提高：机掘使用风动雾化器后，月单进提高到600米，推广到全矿所有18个工掘队组后，如果每队月单进平均提高50米，那么18个队每月总进尺可提升900米，全年可多掘约9000米，增加回采储量90万吨，年效益达9000万元。

3.1.2 通过使用风动雾化器后，工作面的环境改善后，井下作业人员职业病发病率按每年全矿尘肺发病率5个计算，每年每个尘肺退休人员的工资为5万元计，加上每个人若不退休可为企业产生5万元效益计算，每年可为企业产生约50万元的效益。

3.2 社会效益

井下作业环境的改善，矿井职业病的发病率降低，产生的社会效益将更大。

4 总体性能指标

与集团公司其他单位比较，我矿的风动雾化器均属较先进，对提升全矿综合防尘方面有较大作用。

5 推广前景

推广使用风动雾化器后，对提升煤炭行业作业环境、采掘效率、降低职业病的发生等均产生长远而深刻的影响，其社会经济效益不言而喻。

6 经济社会效益证明

6.1 经济效益

①单进提高：机掘使用风动雾化器后，月单进提高到600米，推广到全矿所有18个工掘队组后，如果每队月单进平均提高50米，那么18个队每月总进尺可提升900米，全年可多掘约9000米，增加回采储量90万吨，年效益达9000万元。

②通过使用风动雾化器后，工作面的环境改善后，井下作业人员职业病发病率按每年全矿尘肺发病率5个计算，每年每个尘肺退休人员的工资为5万元计，加上每个人若不退休可为企业产生5万元效益计算，每年可为企业产生约50万元的效益。

6.2 社会效益

井下作业环境的改善，矿井职业病的发病率降低，产生的社会效益将更大。

参考文献：

[1]王富强.综掘工作面除尘系统的研究[J].现代职业安全，2010（12）.

[2]葛志强.对煤矿采掘作业防尘措施的探讨[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（07）.

[3]赵海军.矿井采掘防尘技术的应用研究[J].价值工程，2011（33）.