岩石机械化掘进工作面高效除尘系统刘增平孙京凯聂文2，王坚志王海宾王磊2，（1.淄博矿业集团唐口煤业有限公司，山东济宁272173；2.山东科技大学矿山灾害预防控制重点，当在迎头附近有循环风存在时，其风流结构则由实线和虚线两部分构成。当掘进工作面通风处于稳定时，即风流结构和粉尘浓度均处于动态平衡人风道回风道可控循环风的除尘原理示意图状态，在同一时间间隔里，进入掘进工作面的粉尘量等于排出的粉尘量。由此可得掘进工作面的粉尘浓度n分3种情况计算H.传统的通风方，还可对掘进工作面的排尘风速及环境条件进行控制，满足规定要求。在循环系统中，虽然掘进工作面回风流中CH4、C2等有毒有害气体浓度的大小与S无关，但是，进风流中的瓦斯浓度随S的增大而增大煤矿安全规程规定巷道进风流中瓦斯浓度<.5%，为满足以上要求，就必须控制在既定的新鲜风流供给下，的值便不宜过大0.唐口煤矿南部回风大巷岩石机械化掘进工作面有毒有害气体绝对涌出量为：CH4：0.24m3/min，C2：0.12m3/min，有毒有害气体产生的绝对量极低，回风流中的瓦斯浓度也在0.05%以下，不会出现进风流瓦斯超过。5%的现象，因此，可以在该工作面应用可控循环风通风除尘系统。国内外学者研究表明，当为0. 4~0.8时，控尘效果较好65-7.南部回风大巷岩石机械化掘进工作面的总需风量为280m3/min，该面的较佳循环风量为112 ~224m3/min，因此，选定循环风量为120m3/min，除尘风机选用处理风量为400m3/min，除尘效率>95%的湿式旋流除尘风机。

　　2风幕抽尘净化系统的研制为了保证岩石巷道机械化掘进过程中产生的大量粉尘不随风流进入回风流，从而确保生产现场有一个良好的工作环境，就必须将掘进过程中产生的粉尘控制在掘进机前方并将该部分粉尘通过抽出式除尘风机抽出净化。但是，传统的抽尘净化技术不能有效地封闭控制粉尘，致使大量粉尘不能被吸入除尘风机，而是随风流向工人作业区域。因此，为了有效控制粉尘向外扩散，研制了风幕抽尘净化系统。

　　2.1风幕抽尘净化系统的构成风幕抽尘净化系统可分为风幕控尘装置和抽尘净化装置两大部分，主要有吸尘罩、旋转输风器、风幕喷嘴和湿式旋流除尘风机等设备构成，如。利用风幕控尘装置将粉尘封闭在掘进机司机与迎头之间，减少粉尘向有人作业区域扩散，再采用高效吸尘除尘装置进行抽尘净化，以降低工作面的粉尘浓度。

　　1-掘进机顶部吸尘罩；2-掘进机侧部吸尘罩；3-旋转输风器；4-风幕喷嘴；5-三通；6-负压风筒；7-湿式旋流除尘风机；8-压入式风筒风幕封闭式抽尘净化系统示意。2风幕控尘装置的设计风幕控尘装置安设在距掘进机司机前方0.5m的位置，风源为井下压风管中的新鲜风流。风幕形成流程为：井下压风管的气流先经供气胶管进入喷嘴支撑管，再通过喷嘴支撑管上安装的喷嘴喷出，形成抗扩散能力较强的风幕，该过程受截止阀的控制。

　　喷气喷嘴布置在掘进机机体顶部和两侧喷嘴支撑管上。为提高控尘效果，该装置采用了实心圆锥喷气喷嘴，掘进机顶部安装10个喷嘴，靠近旋转输风器2个喷嘴的高度超过旋转输风器3cm左右，掘进机每侧各安装4个喷嘴。供气压力为0.2MPa，风幕风量为30m3/min左右，喷气喷嘴的有效射程为2~2.5m，扩散角为120°左右，可形成基本覆盖整个巷道断面的风幕。风幕控尘装置的结构如。

　　风幕控尘装置结构示意。3抽尘净化装置的设计风幕抽尘净化系统的工作方式是掘进头产尘由吸尘罩吸入，流经旋转输风器、三通、负压风筒等设备，最后在湿式旋流除尘风机内被捕获沉降。岩石机械化掘进工作面的粉尘主要是由掘进机截割头割岩石产生的。由于压入式风筒安装在司机一侧的巷道壁上，绝大部分掘进头产尘将被吹向压入式风筒相对的巷道另一侧，因此，岩石机械化掘进工作面的粉尘主要集中在掘进机截割头附近及掘进机相对司机的巷道一侧。针对上述岩石机械化掘进工作面粉尘的分布特点，在掘进机上设计安设2个吸尘罩，1个位于掘进机顶部，靠近掘进头位置处，另1个位于掘进机司机相对的巷道一侧。

　　2.3.1掘进机顶部吸尘罩掘进机顶部吸尘罩为一种前宽后窄的扁平结构，宽部长度大于掘进机机体顶部长度。吸尘罩安装于滚筒与风幕之间的护板上，位于掘进机机体顶部，通过柔性风筒与旋转输风器连接，组成旋转吸尘装置，可随综掘机截割臂一同旋转、前移，使吸尘罩与尘源始终保持一定的距离，以有效吸入粉尘。在实际作业过程中，吸尘罩距截割部的距离在0. 7~1m范围内，可近距离有效捕尘。吸尘罩前部、顶部、两侧及下部均布置有吸风口，可对掘进机的前部、顶部、底部及两侧的粉尘有效吸入，实现了对掘进机周围粉尘的立体式吸入，是一种三维吸尘方式。吸尘罩前部为斜面设计，斜面板上均匀布置有18个矩形吸风口，吸风口长18cm，宽2cm，均布置在斜面上；罩子顶部布置有长30cm，宽15cm的吸风口，吸风口处附有小孔径金属网；罩子底部两侧各布置有1个吸风口，长50cm，宽10cm，并附有大孔径金属网；罩子下部超出护板处各布置1个吸风口，长35cm，宽12cm，并附有小孔径金属网。

　　2.3.2掘进机侧部吸尘罩掘进机侧部吸尘罩与三通相连接，安设在司机相对一侧的掘进机侧部机体上。掘进机侧部吸尘侧罩的总长度为2.1m，总高度为1.73m，吸尘主体宽0.2m，采用螺栓与掘进机固定，连接直径0.8m的负压入式风筒。在吸尘侧罩顶部、右侧及下部也均布置有吸尘口，可对掘进机的前部、顶部、底部及右侧的粉尘有效吸入。吸尘侧罩的总宽度0.2m，使其与巷帮之间留有充足的空间，避免了与巷帮的碰撞。侧罩的主体部分高出掘进机0.2m，既增加了吸尘口的有效面积，又防止了对司机视线的影响。

　　风筒接入口与侧罩主体间采用斜面连接方式，使吸尘面积大大增加。

　　风幕抽尘净化系统使用底部带轮子的湿式旋流除尘风机，骑行在可伸缩带式输送机机尾两侧的承载架上，可随掘进机移动。风机安设了消音装置，有效降低了除尘过程中产生的噪声。

　　3现场应用3.1掘进工作面概况南部回风大巷为岩石机械化掘进工作面，断面形状为半圆拱，巷道宽、高分别为5.44m、4.68m，配风量为280m3/min左右，巷道在掘进过程中，主要揭露泥岩/为3 ~4）、细砂岩（/为6 ~7）和粉砂岩/为9~10）3类岩石。工作面CH4、C2的绝对涌出量分别为0.24m3/min、。

　　12m3/min，有毒有害气体的产生量极低。

　　3.2应用效果在南部回风大巷岩石机械化掘进工作面共设定了6个测点，1 ~6测点分别表示掘进头处、司机处、转载机下风侧、伸缩胶带机下风侧、距掘进头100m处和距掘进头200m处。分别测定了工作面未采取任何防尘措施和采用研制除尘系统后6个测点的粉尘浓度，分别如和。

　　测点编号未采取任何防尘措施时工作面各测点的粉尘浓度米用研制除尘系统后工作面各测点的粉尘浓度的比例也越大。

　　2）采用研制除尘系统后，南回大巷岩石机械化掘进工作面2~6有人作业处全尘和呼尘的降尘率分别平均达到91.6%和90. 5%，粉尘浓度有了明显降低，这说明，研究设计由可控循环风和风幕抽尘净化系统构成的高效除尘系统能够有效降低岩石机械化掘进工作面的粉尘浓度。

　　4结论可控循环风和风幕封闭式抽尘净化系统构成的岩石机械化掘进工作面高效除尘系统，在唐口煤矿南部回风大巷岩石机械化掘进工作面应用后，工作面各测点的粉尘浓度有了明显降低，有人作业处全尘和呼尘的降尘率分别平均达到91.6%和90. 5%，表明，该除尘系统是岩石机械化掘进工作面粉尘防治的一个有效方法。