劉玉全：煤礦的防塵與二次降塵設(shè)計(jì)論文

1、無掘進(jìn)工作面防塵設(shè)計(jì)掘進(jìn)工作面防塵設(shè)計(jì)張?jiān)翉堅(jiān)琳壕蜻M(jìn)工作面是煤礦最主要的產(chǎn)塵點(diǎn)之一。隨著機(jī)械化掘進(jìn)程度的不斷提高，巷道斷面的不斷加大，采用單一的降(除)塵技術(shù)和措施越來越不能滿足生產(chǎn)的需要。本論文的論題是掘進(jìn)工作面的綜合除塵設(shè)計(jì)。它主要講采掘機(jī)截割粉塵的成因及控制方法的研究。論文從掘進(jìn)工作面粉塵的構(gòu)成入手，確定了掘進(jìn)工作面粉塵產(chǎn)生的根源-截割產(chǎn)塵.通過對截齒破煤機(jī)理,煤層性質(zhì), 截齒類型與參數(shù),工作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)與參數(shù),掘進(jìn)機(jī)工作方式等方面的研究,以及對大量的塵檢測數(shù)據(jù)的收集,分析,建立了掘進(jìn)機(jī)截割粉塵間的關(guān)系。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： 呼吸性粉塵浮游礦塵沉積礦塵礦塵粒度礦塵的分散度礦塵的濕潤性最

2、低排塵風(fēng)速最優(yōu)排塵風(fēng)速比表面積1.1 工程概況工程概況四礦北二區(qū) 1316 中順巷于二區(qū) 2.0 米主絞車道交岔點(diǎn)以北 20 米處開口，開口標(biāo)高-467m，施工坡度 1125。半圓拱形斷面， 凈寬 3550mm， 凈高 3000mm， S凈=11.4m2， S掘=14.1m2。 設(shè)計(jì)工程量 20m， 過煤段采用架 U36 金屬棚子支護(hù),棚間距 400mm,之后噴漿封閉。1.2 煤層及瓦斯煤層及瓦斯根據(jù)地質(zhì)資料推算，開口位置地面標(biāo)高+475m，戊 9-10 煤層底板標(biāo)高-257m，煤層埋深 497m，該范圍內(nèi)的戊 9 煤層厚度1.3m，戊 10 煤層厚度 2.0 m,中間夾 1.2 m 厚的泥巖

3、。頂板為細(xì)砂巖，底板為泥巖，煤層傾角 79，預(yù)計(jì)穿煤距離 15m。根據(jù)瓦斯等級劃分，在四礦水平地區(qū)-350 m 以上的戊 9-10 為低沼煤層， 。此次穿過的戊 9-10 煤層埋藏淺（底板標(biāo)高-257m） ，瓦斯含量較低，屬低沼煤層。但施工過程中按高沼煤層管理,因此，檢修道施工過程中應(yīng)嚴(yán)格加強(qiáng)瓦斯管理工作。1.3 掘進(jìn)工作面塵源及粉塵性質(zhì)分析掘進(jìn)工作面塵源及粉塵性質(zhì)分析掘進(jìn)機(jī)截割產(chǎn)塵的機(jī)理機(jī)掘工作面粉塵的構(gòu)成1 產(chǎn)塵是巖體破碎過程的固有特性,掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)巷道的作業(yè)過程既是一個(gè)產(chǎn)塵的過程.掘進(jìn)工作面粉塵有以下幾部分組成;（1） 掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過程中煤巖破碎產(chǎn)生的分塵,即原生粉塵,它包括煤巖受到截齒的壓

4、碎和摩擦作用產(chǎn)生的粉塵,占掘進(jìn)工作面粉塵的 80%以上.（2） 煤塊塌落后與機(jī)器和地面碰撞,擋煤板, 運(yùn)輸溜子轉(zhuǎn)載造成的摩擦破碎形成的粉塵.（3） 由于地質(zhì)作用,煤層發(fā)生錯(cuò)位,斷裂,在裂隙中存在的粉煤,在掘進(jìn)過程中暴露出來,形成粉塵.（4） 隨著進(jìn)風(fēng)流帶入機(jī)掘工作面的塵粒。對于這個(gè)量可以通過認(rèn)真合理的安排地面設(shè)備而使之減到最小值。（5） 工作面上沉積的粉塵在開采作業(yè)過程中或通風(fēng)過程中又被揚(yáng)起，即次生粉塵。由以上可以看出機(jī)掘工作面的粉塵主要是有掘進(jìn)機(jī)截齒截割煤體時(shí)產(chǎn)生的，所以有必要分析一下截割過程的產(chǎn)塵機(jī)理。2 截割產(chǎn)塵機(jī)理當(dāng)尖銳的截齒截割煤巖時(shí)，在接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生很高的接觸應(yīng)力，隨著截割力的增大

5、，接觸應(yīng)力也隨之增大到極限值，這樣就在接觸點(diǎn)處首先產(chǎn)生破碎。由于破碎發(fā)生在很小的區(qū)域內(nèi)，破碎顆粒也比較小，并且接觸點(diǎn)附近一般處于受三向壓應(yīng)力狀態(tài)，因此這部分破碎體一般難以排除刀外，隨著截齒的前進(jìn)，這部分破碎體再次遭到破碎，直到形成密實(shí)的煤粉核（又叫密實(shí)核或壓固核） ，這時(shí)截齒的能量才得以通過煤粉核會(huì)傳遞給周圍煤巖。在煤粉核與未破碎的煤煙體間的過渡區(qū)域是眾多微裂紋的集合體，隨著截割力的繼續(xù)增大。某些分布位置有利的裂紋開始失穩(wěn)擴(kuò)展，當(dāng)截齒載荷達(dá)到臨界值時(shí)，裂紋開始失穩(wěn)擴(kuò)展，迅速達(dá)到自由面，同時(shí)剩余能量釋放，使得碎塊崩出，這就解除了煤粉核的約束狀態(tài)，煤粉核本身積聚的能量也突然釋放出來。2012 年

6、3 月 10 日2012 年 3 月 22 日隨工程進(jìn)度的測塵的數(shù)據(jù)如下表所示2012 年 3 月 10 日2012 年 3 月 22 日隨工程進(jìn)度的測塵表無地點(diǎn)煤巖別掘進(jìn)機(jī)作業(yè)操作掘進(jìn)機(jī)打眼放炮裝巖多工序作業(yè)平均值打錨桿眼打錨桿砌碹噴漿拌料裝卸料四礦北二區(qū) 1316 中順巷巖1.82.41.81.51.91.41.61.91.40.8四礦北二區(qū) 1316 中順巷巖1.72.51.91.51.91.51.81.71.60.7四礦北二區(qū) 1316 中順巷煤8.19.58.38.58.68.27.96.9四礦北二區(qū) 1316 中順巷煤7.810.59.28.397.88.96.9四礦北二區(qū) 131

7、6 中順巷煤8.39.87.48.18.48.27.67.3四礦北二區(qū) 1316 中順巷煤7.99.97.788.48.47.57.7四礦北二區(qū) 1316 中順巷煤7.89.97.68.38.48.18.56.5四礦北二區(qū) 1316 中順巷煤9.68.77.68.68.38.87.8四礦北二區(qū) 1316 中順巷煤10.18.98.59.27.48.37.5四礦北二區(qū) 1316 中順巷煤128.59.29.98.58.57.4四礦北二區(qū) 1316 中順巷煤108.58.69.27.98.48.2四礦北二區(qū) 1316 中順巷煤9.78.48.38.88.59.18.2經(jīng)分析本次設(shè)計(jì)就是屬于無機(jī)塵，

8、具有親水性，礦塵粒度、分散度大，分散度約為 60%80%。1.4 掘進(jìn)工作面除塵設(shè)計(jì)掘進(jìn)工作面除塵設(shè)計(jì)掘進(jìn)工作面是煤礦最主要的產(chǎn)塵點(diǎn)之一。隨著機(jī)械化掘進(jìn)程度的不斷提高，巷道斷面的不斷加大，采用單一的降(除)塵技術(shù)和措施越來越不能滿足生產(chǎn)的需要。1.4.1 掘進(jìn)工作面掌子頭（3 至 5 米）處的除塵方案。礦井通風(fēng)排塵是指稀釋與排出礦井空氣中的粉塵的一種除塵方法。礦內(nèi)各個(gè)產(chǎn)塵點(diǎn)在采取了其他防塵措施后，仍會(huì)有一定量的粉塵進(jìn)人礦井空氣中，其中絕大部分是小于 10 微米則的微細(xì)粉塵，如果不及時(shí)通風(fēng)稀釋與排出，將由于粉塵的不斷積聚而造成礦內(nèi)空氣的嚴(yán)重污染，危害礦工的身心健康。礦井通風(fēng)排塵是礦井綜合防塵的重

9、要一環(huán)，要更好地發(fā)揮通風(fēng)排塵的作用，首先需要掌握粉塵在空氣中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。1.4.1.1 粉塵在空氣中的特性塵粒在空氣中運(yùn)動(dòng)特性的研究屬于氣固兩相流體力學(xué)范疇。對于通風(fēng)排塵產(chǎn)生影響的塵粒運(yùn)動(dòng)特性主要有塵粒的沉降、擴(kuò)散及拋射。粉塵的沉降規(guī)律塵粒在靜止的空氣中靠重力沉降，并受到氣體的浮力和阻力的影響；當(dāng)塵粒由靜止?fàn)顟B(tài)開始降落時(shí)，降落的速度很小，阻力亦很小， 與此同時(shí)，沉降過程中塵粒的沉降速度不斷增加，塵粒呈加速運(yùn)動(dòng)。隨著降落速度的增加，阻力亦隨之增大，當(dāng)阻力、浮力、重力平衡時(shí)傘粒的沉降速度將達(dá)到最大的也是恒定的數(shù)值，塵粒即以此數(shù)值作等速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的速度 VxVpc，稱為塵粒的沉降速度.當(dāng)塵粒達(dá)到沉降

10、速度作等速沉降時(shí)，加速度為零。32630/pkg mr=的球形矽塵在靜讓空氣無中(31.2/gkg mr=)的沉降速度。粉塵粒子的擴(kuò)散由于布朗運(yùn)動(dòng)，在某一空間內(nèi)的微小的粉塵粒子數(shù)目將隨時(shí)變化，這一數(shù)量濃度隨時(shí)間的變化進(jìn)程，宏觀上稱作擴(kuò)散現(xiàn)象。粒子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域擴(kuò)散，逐漸使?jié)舛染换U(kuò)散速度的程度用擴(kuò)散系數(shù) Dk 表示，見表 450 在礦井生產(chǎn)中，由于擴(kuò)散作用將增加寧氣中的粉塵濃度，而對降塵措施產(chǎn)生不利影響。擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算方法如下：2kxD t=3bkgpK TDdpm=x微小塵粒在 t 秒鐘內(nèi)向一定方向作布朗運(yùn)動(dòng)的距離Pm；xD擴(kuò)散系數(shù)，c 計(jì)人；bK波爾茲曼常數(shù)：KLR氣體常數(shù)，8

11、205cmatm(molK)；N阿弗加德羅常數(shù)，mol (6022 31 0)T絕對溫度，K.在礦井中，粉塵擴(kuò)散所受的作用力主要有重力、機(jī)械力和風(fēng)力。與礦井風(fēng)流力引起的擴(kuò)散速度相比，微細(xì)粉塵靠重力擴(kuò)散的速度十分小重力作用不能脫離風(fēng)流的控制。粉塵受到機(jī)械力的作用可獲得較高的初速度，但速度的衰減亦很快，使礦井粉塵擴(kuò)散和運(yùn)動(dòng)的主要作用力是風(fēng)流力。按風(fēng)流力的不同作用，大體可分為以廠兩種氣流：一次塵化氣流一次塵化氣流是在產(chǎn)塵過程中產(chǎn)生的氣流，是使粉塵飛揚(yáng)擴(kuò)散于礦井作業(yè)空間的主要?jiǎng)恿ΑＫ☉T性運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)產(chǎn)生的氣流，如車輛運(yùn)行、大塊礦巖屑的飛濺等；爆破沖擊波氣流以及礦巖下落時(shí)與空氣產(chǎn)生阻力而引起向四周分散的

12、剪切氣流等。從防塵角度講，應(yīng)具體分析了解每一生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生一次塵化氣流的過程，采取相應(yīng)措施，盡量減小其對粉塵的擴(kuò)散作用或?qū)饬骺刂朴谝欢ǖ目臻g內(nèi)。二次塵化氣流二次塵化氣流是由外部進(jìn)入的氣流，主要是礦內(nèi)氣流，其他如鑿巖機(jī)漏氣等亦屬于此。二次氣流使飛揚(yáng)于空氣中的粉塵向更大范圍擴(kuò)散和運(yùn)動(dòng)?？刂破湓斐晌廴镜淖詈梅椒ㄊ羌訌?qiáng)通風(fēng)、排出粉塵。塵粒的拋射粒度不同的塵粒以很大的初速度通過空氣拋出，然后由于空氣的摩擦阻力，塵粒運(yùn)動(dòng)速度減慢，最終由于重力作用而達(dá)到沉降。在井下回采時(shí)的截割、裝運(yùn)、掘進(jìn)中的鉆進(jìn)及各種裝卸工序中都有塵粒的拋射現(xiàn)象發(fā)生。設(shè)pd20mm，pr=4.03/g cm，計(jì)算不同時(shí)間內(nèi)的塵粒拋射速度

13、及水平運(yùn)動(dòng)距離的數(shù)值。1.4.1.2 粉塵在礦井風(fēng)流中的運(yùn)動(dòng)粉塵的懸浮與運(yùn)動(dòng)對于紊流運(yùn)動(dòng)，風(fēng)流除了在流動(dòng)方向上具有速度外，橫向上還有脈動(dòng)速度。粉塵在風(fēng)流中運(yùn)動(dòng)，必須處于懸浮狀態(tài)。使粉塵處于懸浮狀態(tài)的風(fēng)速稱為懸浮速度，其值與粉塵的沉降速度相等，方向向反。在平巷中，風(fēng)流方向與粉塵沉降方向垂直，風(fēng)流的推力對粉塵的懸浮沒有直接的作用，使粉塵懸浮的主要速度，是垂直方向的脈動(dòng)速度，所以必須是紊流而且要有足夠大的風(fēng)速。在垂直井巷中，風(fēng)速方向與粉塵沉陣方向平行，只要風(fēng)速大于粉塵的懸浮速度，粉塵即能隨風(fēng)流一起向上運(yùn)動(dòng)。粉塵隨風(fēng)流運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于有風(fēng)流的橫向速度、粉塵的沉降速度以及塵粒形狀不規(guī)則等因素的影響，其不是作

14、直線運(yùn)動(dòng)，而是在作不規(guī)則的曲線運(yùn)動(dòng)。粉塵顆粒間、塵粒和巷壁之間均存在有摩擦、碰撞以及粘著作用。因此，含塵空氣在運(yùn)動(dòng)中粉塵濃度將發(fā)生變化。最低排塵風(fēng)速能促使呼吸性粉塵保持懸浮狀態(tài)，并隨風(fēng)流運(yùn)動(dòng)的最低風(fēng)速，稱為最低排塵風(fēng)速。在平巷中，能夠使粉塵懸浮并隨風(fēng)流無運(yùn)動(dòng)的前提是風(fēng)流處于紊流狀態(tài)，并且紊流的橫向脈動(dòng)速度 Vm 的均方根值要大于塵粒在靜止空氣中的沉降速度 Vpc，即2mpcnn實(shí)際工作中，可按下式計(jì)算煤礦粉塵的最低排塵風(fēng)速：min0.322pgvan式中a巷道或管路的摩擦阻力，24*/NSm。這就是粉塵保持懸浮狀態(tài)所要求的風(fēng)速條件，依式(419)計(jì)算的風(fēng)速即為最低排塵風(fēng)速.在實(shí)驗(yàn)寶和礦井巷道中

15、，對最低排塵風(fēng)速進(jìn)行了專門的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果認(rèn)為，巷道平均風(fēng)速為 0.15m/s 時(shí)，能使 5mm7mm的粉塵在無支護(hù)巷道中保持懸狀態(tài)，并使隨風(fēng)流運(yùn)動(dòng)的粉塵，在斷面內(nèi)的分布均勻。因此， 煤礦安全規(guī)程規(guī)定：運(yùn)輸巷、采區(qū)進(jìn)回風(fēng)道、回采工作面、掘進(jìn)中的煤巷及半煤巖巷，允許最低風(fēng)速為 0.25m/s；掘進(jìn)中的巖巷、其他通風(fēng)人行巷道允許最低風(fēng)速為 0.15m/s。最優(yōu)排塵風(fēng)速排塵風(fēng)速逐漸增大，能使較大的塵粒懸浮并將其帶走，同時(shí)增強(qiáng)了稀釋作用。在連續(xù)產(chǎn)塵時(shí)，粉塵濃度隨著風(fēng)速的增加而降低，說明增加風(fēng)量，稀釋作用是主要的。當(dāng)風(fēng)速增加到一定數(shù)值時(shí)，粉塵濃度可降低到一個(gè)最低值。風(fēng)速再增大時(shí)，粉塵濃度將隨之再次增大，

16、說明已沉陷的粉塵被再次吹揚(yáng)，此時(shí)風(fēng)流造成的吹揚(yáng)起著主導(dǎo)作用，而稀釋作用處于次要地位。一般將能使粉塵達(dá)到最低濃度的風(fēng)速，稱作最優(yōu)徘塵風(fēng)速。最優(yōu)誹塵風(fēng)速在一般干燥巷適中為 12m/s2m/5，它也受到一些因素的影響，如工作區(qū)有擾動(dòng)，促使粉塵飛揚(yáng)，則最優(yōu)排塵風(fēng)速值要降低。在潮濕巷道，粉塵不易被吹揚(yáng)起來，在較高的風(fēng)速范圍(5m/s6m/s 以下)，稀釋作用為主，粉塵濃度隨風(fēng)速的增加而下降。粉塵的二次飛揚(yáng)沉積于巷道底板、 周壁以及礦巖堆等處的粉塵， 當(dāng)受到較高風(fēng)速的風(fēng)流作用時(shí) 能再次被吹揚(yáng)起來形成粉塵的二次飛揚(yáng)。能夠使粉塵二次飛揚(yáng)的風(fēng)速大小，受到粉塵濃度、密度、形狀、濕潤程度、附著情況等許多因素的影響。

17、根據(jù)試驗(yàn)觀測資料一般進(jìn)風(fēng)井口必須布置在不受粉塵、灰土、有害或高溫氣體侵入的地方，盡量減少進(jìn)風(fēng)井口的塵源，定期清洗井巷附近的路面、井巷風(fēng)流的噴霧凈化等。井內(nèi)凈化一般采取在進(jìn)風(fēng)巷道中安裝水幕的方法，這種方法可以達(dá)到 2560的降塵效果， 若在水中添加表面活性劑還可進(jìn)一步提高凈化效果。 此外， 還可采取靜電過濾風(fēng)源、冷凝過濾等方法進(jìn)行巷通風(fēng)流的凈化。冷凝法過濾風(fēng)源的原理是，使蒸汽在粉塵上凝結(jié)并遇冷變成塵霧粒沉降，其凈化效果較高可達(dá) 90以上。采用長壓短抽式通風(fēng)系統(tǒng)除塵。 （如圖）1.4.1.3 長壓短抽式通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)要求（1）壓、抽風(fēng)筒口相互位置的關(guān)系，包括：長壓短抽時(shí)：lr5S（S 為巷道段面積）

18、 ；ld2S；lc4m。（2）壓、抽風(fēng)量的配合，包括：長壓短抽時(shí)：壓入式風(fēng)筒出口風(fēng)量應(yīng)比抽出式風(fēng)筒入口風(fēng)量大 20%30%，以保證工作面不出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)。（3）長壓局部通風(fēng)機(jī)的安裝位置，包括：長壓局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)安裝在掘進(jìn)巷道口進(jìn)風(fēng)側(cè)，距巷道口的距離大于 10m。1.4.1.4 通風(fēng)系統(tǒng)（1） 、通風(fēng)線路：新鮮風(fēng)流從地面副井丁戊組石門主斜井中部聯(lián)巷由風(fēng)機(jī)經(jīng)600mm 風(fēng)筒進(jìn)入掘進(jìn)工作面。（2） 、 乏風(fēng)由聯(lián)絡(luò)巷工作面主斜井中部聯(lián)絡(luò)巷丁戊組石門串入四礦用風(fēng)工作面。1.4.1.5 局部通風(fēng)設(shè)計(jì)1、風(fēng)機(jī)選型計(jì)算與風(fēng)機(jī)選型1）風(fēng)機(jī)選型計(jì)算：按工作面最多人數(shù)計(jì)算Q掘=4NK=4251.15=115m3/min無

19、式中:N掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)K風(fēng)量備用系數(shù)取 1.15按一次起爆最大炸藥用量計(jì)算Q掘=KA=7.3725.35=186.8 m3/min式中：Q掘掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量 m3/minK系數(shù)，全斷面一次爆破取小值，分次放炮取大值K=7.37-9，取 7.37A一次爆破最大炸藥用量按風(fēng)速驗(yàn)算V1S掘Q掘V2S掘600.258.98Q掘6048.98134.7Q掘2155.2式中：S掘-揭穿煤時(shí)巷道最大掘進(jìn)斷面面積V1-巷道允許最低風(fēng)速V2-巷道允許最大風(fēng)速2、風(fēng)機(jī)選型根據(jù)以上計(jì)算，掘進(jìn)工作面需風(fēng)量不得小于 186.7m3/min，故選型在確保安全的同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)合理，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備情況，選用兩臺(tái)2

20、15KW對旋軸流式局部通風(fēng)機(jī) （一臺(tái)工作， 一臺(tái)備用） ， 215KW對旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)性能： 風(fēng)量260447m3/min。選用兩臺(tái) 210KW 對旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)（一臺(tái)工作，一臺(tái)備用） ，210KW 對旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)性能：風(fēng)量 175298m3/min。3局部通風(fēng)方式采用壓入式局部通風(fēng)方式，安設(shè)兩臺(tái) 215KW 的對旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)（一臺(tái)備用） ，雙風(fēng)機(jī)雙電源，自動(dòng)倒臺(tái)靈敏可靠；并設(shè)風(fēng)電閉鎖，瓦斯電閉鎖。4局扇安設(shè)在新副井井底大巷，兩道防突風(fēng)門以外的新鮮風(fēng)流中。5風(fēng)筒選型風(fēng)筒選用800mm，長度 10m/節(jié)的阻燃膠質(zhì)風(fēng)筒，接頭采用反壓邊正向接頭，風(fēng)筒末端距工作面不小于 5m。1.

21、4.1.6 掘進(jìn)工作面放炮自動(dòng)噴霧裝置結(jié)構(gòu)主要由噴嘴、放炮噴霧主體、重錘、翻版及控制閥等組成， （如圖1）原理是：當(dāng)掘進(jìn)工作面放炮后，爆破沖擊波將翻板6掀到圖所示的虛線位置，重錘5落下，同時(shí)風(fēng)水管路的閥門3被打開，壓風(fēng)管9和進(jìn)水管8與噴嘴1聯(lián)通，高壓風(fēng)與靜壓水同時(shí)進(jìn)入管內(nèi)，水在高壓風(fēng)的作用下從噴嘴l噴出水霧，起到消塵作用。為了防止水倒流進(jìn)入壓風(fēng)管內(nèi)，在進(jìn)風(fēng)管上安設(shè)逆止閥4。另外，為了保證風(fēng)壓高于水壓在01MPa，進(jìn)風(fēng)管和進(jìn)水管上分別安設(shè)了風(fēng)壓調(diào)節(jié)閥7，進(jìn)行人工調(diào)節(jié)風(fēng)水壓力比，以獲得滿意的效果。1.4.1.7 水幕凈化風(fēng)流水幕是在敷設(shè)于巷道頂部或兩幫的水管上間隔地安上數(shù)個(gè)噴霧器噴霧形成的， 如圖

22、1-5所示。噴霧器的布置應(yīng)以水幕布滿巷道斷面為原則，并盡可能靠近塵源，縮小含塵空氣的彌散范圍。凈化水幕應(yīng)安設(shè)在支護(hù)完好、壁面平整、無斷裂破碎的巷道段內(nèi)。一般安設(shè)位置為：圖 5-1 巷道水幕示意圖礦井總?cè)腼L(fēng)流凈化水幕：距井口 20100m1水管；2噴霧器巷道內(nèi)；采區(qū)入風(fēng)流凈化水幕：風(fēng)流分叉口支流里側(cè) 2050m 巷道內(nèi)；采煤回風(fēng)流凈化水幕：距工作面回風(fēng)口 1020m 回風(fēng)巷道內(nèi)；掘進(jìn)回風(fēng)流凈化水幕：距工作面 3050m 巷道內(nèi)；巷道中產(chǎn)塵源凈化水幕：塵源下風(fēng)側(cè) 510m 巷道內(nèi)。無水幕的控制方式可根據(jù)巷道條件，選用光電式、觸控式或各種機(jī)械傳動(dòng)的控制方式。選用的原則是既經(jīng)濟(jì)合理又安全可靠。在徐州董

23、莊礦曾做過試驗(yàn)，在距掘進(jìn)工作面 20、40 和 60 m 處各設(shè)了一道水幕，工作面含塵風(fēng)流經(jīng)第一道水幕后降塵率為 5960.5，經(jīng)第二道水幕后降塵率為 78.280，經(jīng)第三道水幕后，礦塵濃度只有 0.78mgm3，降塵率達(dá)到 98.6。風(fēng)流凈化水幕用水量：Qnq=（q=0.10.15m3/h）Q風(fēng)流凈化水幕用水量；n水幕噴嘴的個(gè)數(shù)；q噴嘴噴霧的流量；1.4.1.8 機(jī)掘工作面綜合防塵系統(tǒng)掘進(jìn)工作面的基本情況，綜合防塵系統(tǒng)采用了高壓外噴霧高效降塵系統(tǒng)、機(jī)載液動(dòng)除塵器抽塵凈化系統(tǒng)和光控自動(dòng)水幕除塵系統(tǒng)，總體安裝布置如圖1。1高壓外噴霧降塵系統(tǒng)2原理及特點(diǎn)噴霧降塵是降低煤礦采掘工作面粉塵濃度的有效措

24、施之一。外噴霧的降塵效果在很大程度上取決于截割滾筒周圍是否能形成均勻的噴霧水幕，以阻止粉塵向外擴(kuò)散并消除盡可能多的粉塵。高壓噴霧具有霧粒細(xì)、速度高、射程遠(yuǎn)、水量較小、覆蓋面積大、降塵效率高，噴嘴不易堵塞等顯著優(yōu)點(diǎn)，在煤礦防塵中得到廣泛應(yīng)用。3系統(tǒng)組成與配套安裝高壓外噴霧降塵系統(tǒng)主要由高壓噴霧泵站(高壓噴霧泵、自動(dòng)控制水箱、防爆開關(guān))、KI13高壓膠管和高壓噴嘴組成。高壓噴霧泵站安裝在橋式轉(zhuǎn)載機(jī)靠高幫側(cè)的巷道內(nèi)。高壓噴霧泵站利用KJ13高壓膠管與高壓噴嘴相連。高壓噴霧泵站隨著掘進(jìn)機(jī)的不斷前進(jìn)需要每天向前移動(dòng)一次。根據(jù)高壓噴嘴的基本性能參數(shù)可知：高壓噴嘴離截割滾筒太近，高壓噴霧水流到達(dá)滾筒時(shí)沒有充

25、分打開，而且噴霧中心速度到達(dá)煤壁時(shí)的速度過大，不利于噴霧水對粉塵的控制，同時(shí)還容易將已割的浮煤重新吹揚(yáng)起來，造成粉塵的二次飛揚(yáng)；高壓噴嘴過遠(yuǎn)，又不能在割煤過程中對粉塵產(chǎn)生的瞬間將粉塵控制，當(dāng)粉塵飛揚(yáng)起來后，更不容易將粉塵控制。根據(jù)掘面的實(shí)際情況和試驗(yàn)情況，高壓噴嘴離迎頭11.5m時(shí)噴霧降塵效果比較理想。6個(gè)高壓噴嘴平均布置在環(huán)形噴嘴座上，噴嘴座由40mm，壁厚5mm的2個(gè)半圓圈組成，用M20150mm的螺栓將2個(gè)半圓形噴嘴座緊連在搖臂上。高壓噴霧的壓力越高，霧化效果越好，控塵和降塵效果越顯著。但霧粒越細(xì)抗吹散能力越低，霧粒會(huì)在壓人式供風(fēng)作用下被吹散而彌漫整個(gè)巷道，影響掘進(jìn)機(jī)司機(jī)的視線。因此在有

26、效降塵的情況下，應(yīng)盡量減小噴霧壓力。經(jīng)過試驗(yàn)，泵出口壓力降到68MPa時(shí)， 司機(jī)能比較清楚的看到截割頭， 粉塵濃度上升并不明顯， 因此在實(shí)際使用過程中將泵的出口壓力調(diào)到68MPa比較合適。4機(jī)載液動(dòng)除塵器除塵系統(tǒng)（1）原理及特點(diǎn)機(jī)載液動(dòng)除塵器是由掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)高壓油直接驅(qū)動(dòng)的掘進(jìn)機(jī)機(jī)載除塵凈化裝置。液動(dòng)除塵器除具有控制掘進(jìn)機(jī)作業(yè)所產(chǎn)生粉塵并實(shí)現(xiàn)就地凈化的功能外，它對風(fēng)流的強(qiáng)抽吸作用還能增強(qiáng)掘進(jìn)機(jī)切割頭附近風(fēng)流的流動(dòng)速度，防止瓦斯在切割頭附近積聚，提高了掘進(jìn)機(jī)作業(yè)的安全性。除塵器安裝在掘進(jìn)機(jī)機(jī)身平臺(tái)上，吸風(fēng)口直接抽吸掘進(jìn)機(jī)割煤所產(chǎn)生的含塵氣流，從而可以很方便地隨掘進(jìn)機(jī)一起移動(dòng)，由掘進(jìn)機(jī)司機(jī)直接控

27、制除塵器的運(yùn)行。通過調(diào)節(jié)供給液壓馬達(dá)的油量，可實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的無級調(diào)速，獲得不同的處理風(fēng)量，以適應(yīng)不同壓人式供風(fēng)量的要求。除塵器具有體積小、凈化粉塵效率高、功耗低、耗水量少、維護(hù)簡單等特點(diǎn)。（2）配套安裝1)將除塵器固定在掘進(jìn)機(jī)機(jī)面上靠高幫側(cè)，其吸風(fēng)口超過操作司機(jī)位置前2m；2)除塵器的進(jìn)風(fēng)集流器對準(zhǔn)粉塵擴(kuò)散源或含塵風(fēng)流的擴(kuò)散通道；3)用適當(dāng)長度的排污軟管將除塵器的排污水引向橋式轉(zhuǎn)載機(jī)，實(shí)現(xiàn)排污；4)除塵器油路系統(tǒng)利用ELMB一75C型掘進(jìn)機(jī)的振動(dòng)泵液壓系統(tǒng)，將除塵器上標(biāo)有進(jìn)、回油及泄油管路與振動(dòng)泵的進(jìn)、回油及泄油管路直接對接；5)除塵噴霧用水為掘進(jìn)機(jī)外噴霧用水。5巷道光控凈化水幕無在掘面除采用高

28、壓外噴霧及機(jī)載液動(dòng)除塵器除塵系統(tǒng)外，對于未被沉降處理進(jìn)入回風(fēng)流的粉塵，在距迎頭15m的位置安裝1道光控凈化水幕。噴霧架安裝在橋式轉(zhuǎn)載機(jī)上，可以隨機(jī)移動(dòng)，噴霧采用低壓水，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)人員接近水幕時(shí)，自動(dòng)停止噴霧，人員遠(yuǎn)離水幕時(shí)自動(dòng)打開噴霧。6壓入式風(fēng)筒口距綜掘面迎頭的距離壓入式風(fēng)筒口距綜掘面迎頭的距離直接影響綜合防塵的效果。距離過小則工作面產(chǎn)生的粉塵和高壓噴霧霧粒極易被強(qiáng)大的風(fēng)流帶出工作面，不利于機(jī)載除塵器的收塵。距離過大則排塵風(fēng)速過小，不易形成吹、吸氣流和有效排出瓦斯。根據(jù)實(shí)際情況和對壓人式風(fēng)筒口距綜掘面迎頭距離的試驗(yàn)情況，當(dāng)壓人式風(fēng)筒口距迎頭4.5m時(shí)使用綜合防塵系統(tǒng)的降塵效果達(dá)到相對最佳，為保證正常的生產(chǎn)需