-），男，河南淮阳人，在读博士，现为中国平煤神马集团能源化工研究院副院长。

　　中国平煤神马集团所属平顶山矿区是国内瓦斯灾害较严重的矿区之一。矿区单一低渗透突出煤层分布广、构造复杂，具有低压（压力系数小于0.8）、低渗（小于1mD）、低饱和（小于70%）、高吸附“三低一高”特征。由于矿区突出煤层分布广，煤层地质条件复杂、煤层松软、地应力高，传统的钻孔施工机械化程度不高、工效差，现场多采用干式钻进、风力排渣的施工工艺。在钻孔施工过程中，风力排粉造成施工地点煤尘飞扬、瓦斯超限，甚至引起钻孔瓦斯燃烧、瓦斯煤尘爆炸等事故。论文针对煤矿井下煤层瓦斯抽采钻孔普遍采用干式钻进、风力排渣的钻孔施工工艺，在现场实测研究钻孔施工过程中粉尘扩散、流动、沉降规律的基础上，设计开发应用了高效钻孔孔口集成除尘装置，期望进一步探索钻孔孔口集成除尘技术，为解决井下瓦斯抽采钻孔施工现场存在的除尘技术难题提供帮助。

　　1钻孔粉尘运移规律实测分析突出煤层多为构造破坏煤，为适应煤层松软的特征要求，煤层瓦斯抽采钻孔一般采用干式钻进、风力排渣的钻孔施工工艺。突出煤层钻孔施工过程中会产生大量粒径不同的粉尘，粒径大于1.5~2mm的颗粒迅速沉降，其余大部分游离粉尘迅速从孔口向外扩散并沿巷道风流方向运动。

　　浮游粉尘在空气中飞扬的范围除取决于粉尘颗粒的大小、比重、形状外，还取决于空气的温度和湿度，尤其是风速的大小。

　　在风速一定的条件下，粉尘移动扩散总体上可分为钻杆径向和轴向两个方向，钻杆径向设定为X方向、钻杆轴向设定为Y方向。颗粒较大的粉尘在尘源附近很快沉降；颗粒较小的粉尘在离尘源不很远的地段内，也会陆续降落；颗粒更小的粉尘很不容易沉降，特别是径粒小于0.1pm的超细微粉尘在空气中做不规则运动，基本不会产生沉落。现以平煤股份八矿戊9 -10-21030机巷为例，经实测数据分析得出，风速在1.0m/s和3. 0m/s下，粉尘沉积速度与离尘源的距离变化曲线如所示，由可知：1m尘源正下方风向上，在尘源附近，粉尘的沉积速度最大，距尘源2~3m的区域内，粉尘的沉积速度迅速下降；沿y=0. 7m的方向中，粉尘的沉积速度变化不大，趋势平缓。

　　7m时粉尘的沉积速度随着与尘源距离的增加而逐渐减小，说明粉尘在距离尘源0.5~1m已经充分扩散；当风速为3.0m/s时，y =0.7m时粉尘的沉积速度随着与尘源距离的增加先增加再减小，说明风速高时粉尘在距离尘源2 ~3m时才充分扩散。由此说明，巷道内风速不同时，紊流扩散作用也不相同，风速越大，粉尘扩散到全断面之前经历的距离越长，即扩散范围越大。

　　2孔口集成除尘系统开发设计现场测试表明，钻孔施工过程中，压缩空气经钻杆内孔至钻头进人孔底，在孔内形成高压风流，将钻粉吹向孔口。钻粉冲出钻孔，其移动方向大致可分为沿钻杆径向和轴向两个方向，沿轴向运动的钻粉冲出孔口可扩散至0.5 ~2.0m远的范围；沿径向扩散的粉尘其扩散范围受巷道风速影响较大，巷道风速越大，其扩散范围越大。一般湿式除尘喷嘴孔口雾化仅覆盖钻孔孔口附近较小区域，难以有效捕捉到高速喷出钻孔的粉尘，降尘效果有限。

　　为有效提高降尘率，开发设计了一种孔口集成除尘系统，首先在钻孔孔口设置集尘装置，利用高压水射流在除尘装置内产生负压区，该负压区与钻孔内的高压区用专用输尘管路连通，引导粉尘进人集尘装置，有效控制粉尘的扩散区域，为水射流准确有效捕尘灭尘提供保障。在集尘装置内设计环形缝槽，压风经环形缝槽产生较大风速的切割状气流，在钻孔孔口附近形成一个沿钻杆径向封闭的圆环形屏障，阻挡钻粉沿钻杆轴向向外扩散，同时在高压水射流负压作用下，引导沿轴向扩散的煤粉经集尘装置、输尘管到除尘装置内。

　　高压水射流除尘装置主要由喷雾泵、射流除尘装置、输尘管、集尘器等构成，其核心装置是射流除尘装置。该装置主要由喷嘴、喉管和扩散管三部分组成，如所示。

　　3应用实例3.1工程概况-10-21030机巷设计长度1300m，巷道倾角13.~16.，平均13.5.；瓦斯压力1.4厘卩瓦斯含量11.87m3/t.掘进工作面采取“四位一体”综合防突措施，沿煤层施工瓦斯抽采钻孔，钻孔控制范围：工作面前方25m、两帮各15m；钻机配置高压水射流孔口集成除尘系统，钻孔孔径为89mm、孔间距为2m.高压水射流孔口集成除尘系统安装示意图如所示。

　　3.2除尘效果分析-1000全自动粉尘测定仪测定巷道风流中粉尘浓度，在钻孔回风侧布置3个测点，测点1、2、3分钻孔孔口集成除尘系统结构示意图别距钻孔施工地点回风侧4m、8m、12m，对采用一般除尘措施和集成除尘系统除尘后的粉尘浓度进行了测定，各测点粉尘浓度测定结果见表1.表1粉尘浓度及除尘效率统计分析表―般除尘措施粉尘集成除尘系统粉尘测点浓度/点全尘呼吸性粉尘全尘呼吸性粉尘除尘效率/%全尘呼吸性粉尘测试表明，使用高压水射流孔口集成除尘系统，全尘除尘效率达到90%以上，呼吸性粉尘除尘效率达到99%以上，除尘效果明显。

　　4结论集成除尘系统简单，易操作，与井下常用钻机匹配性强，除尘效果明显，孔口除尘率达到90%以上。

　　除尘耗水量小（2~2.5L/min），不易造成巷道积水，对打钻地点文明生产、巷道维护等较为有利。

　　集尘装置吸人风量达20 ~23m3/min，完全处于负压状态，有效控制了钻孔粉尘扩散范围，除尘效率高。

　　整机适应性强，适合突出松软煤层瓦斯抽采钻孔干式钻进、压风排粉的工艺要求，具有很好的推广应用前景。