负压二次降尘技术在半煤岩掘进机上的应用

兖州矿业（集团）公司南屯煤矿十一采区是兖州矿区首个使用半煤岩掘进机开采的薄煤层工作面，负压二次降尘装置比较好地解决了综掘机在半煤岩巷道掘进过程中产尘量大、工作环境恶劣等不利因素,为推广薄煤层开拓的掘进机械化提供了有力保障。

该矿为低瓦斯矿井,开采煤层具有自然发火危险,煤层自然发火期3～6个月,最短煤层自然发火期为20d。矿井3下煤层煤尘爆炸指数41.97%,有煤尘爆炸危险；3上煤煤尘爆炸指数43.68%,有煤尘爆炸危险；17层煤尘爆炸指数44.34%,有煤尘爆炸危险；16上层煤尘爆炸指数45.10%,有煤尘爆炸危险。（1）工作面概况。矿井现在进行薄煤层的开拓,为回采17、16上煤作准备,采区巷道沿16上煤层顶板使用EBJ-120TP掘进机施工。巷道断面宽为3.9 m，高为2.1m,上部为 16上煤,平均厚度0.99 m,黑色,半亮-光亮型煤;中部为灰色铝质泥岩,质较纯、致密性脆,平均厚度0.92 m；下部为灰色中砂岩,以泥质胶结为主,性脆,平均厚度4.36m。掘进过程中需截割巷道底部岩石,产生大量的粉尘,给职工身体健康和安全生产带来严重的威胁。（2）负压二次降尘装置。①负压二次降尘装置的布置。此装置安装在掘进机前部的面板上，由顺槽内的供水管路通过高压胶管供水。喷嘴的水压主要是利用井上下高差产生的静压，一般在3～6 MPa。喷嘴形状为φ2 mm的锥形，4个喷嘴为1组，左右各1组。②装置内含尘气流的除尘率。它与雾粒的直径成反比，与液气相对速度、筒体长度和液气比成正比。经过技术测定，装置内含尘气流的除尘率为100%。③距离对除尘效果的影响。根据负压二次喷嘴的性能参数可知：负压二次喷嘴距离切割滚筒太近，负压二次喷雾水流到达滚筒的时候尚没有充分地扩散，形成的负压区域狭小，水流、粉尘以及气流的混合效果差，而且水流到达煤壁的时候速度过大，容易将已经割下的粉尘又重新吹起来，形成二次扬尘；但是，距离过远又不能够将滚筒附近的粉尘控制住。根据现场的试验，距离迎头1.5～2.0 m时的降尘效果比较理想。④水压对除尘效果的影响。负压二次降尘装置的水压越高，形成的负压区域越大，雾化效果越好，控尘和降尘效果越明显。但是，雾粒的直径越小越容易被风流吹散，从而在迎头区域形成气雾，影响到掘进机司机的视线。因此，在保证降尘效果的同时，应当降低供水的压力，使得掘进机司机视线清晰、便于操作。经过试验，水压达到5MPa的时候效果比较好。从使用负压二次降尘装置以后的测定结果可知，掘进机司机位置处的总粉尘降尘效率达到81%，距离迎头20m处的总粉尘降尘效率达到84.3%，有效地改善了掘进机作业过程中的高粉尘浓度状况。