礦塵無塵化開采技術研究與應用

1、匯報人：王建東申報單位：陜西陜煤黃陵礦業(yè)公司礦井無塵化開采技術研究與集成應用礦井無塵化開采技術研究與集成應用成果報告成果報告陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司匯報提綱項目立項背景及必要性項目立項背景及必要性1項目主要工作內容項目主要工作內容2創(chuàng)新點創(chuàng)新點3經濟效益及社會效益經濟效益及社會效益4推廣應用前景推廣應用前景5陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第一部分第一部分 項目立項背景及必要性項目立項背景及必要性 1 1、職業(yè)病危害、職業(yè)病危害：粉塵危害是最為嚴重煤礦職業(yè)危害，自2001年以來，塵肺病新病例以每年700010000人的速度增加，塵肺病新病例占職業(yè)病報告總例數(shù)的比例均在75.0%以上

2、，其中，2011年最高達88.36%。我國煤礦受粉塵危害所引發(fā)塵肺及矽肺總數(shù)整體呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，同時發(fā)病工齡有縮短的趨勢。2010年-2014年，煤炭行業(yè)每年新增塵肺病超過13000人，平均每年14327人，是2001年-2010年的2.7倍；其中，2013年煤工塵肺及矽肺占新發(fā)塵肺病比例達到95.24%，為近年來最高值。陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第一部分第一部分 項目立項背景及必要性項目立項背景及必要性 2 2、煤塵爆炸：、煤塵爆炸：高濃度煤塵不僅引發(fā)工人患塵肺疾病外，同時也是煤礦安全生產的重大隱患，造成煤塵爆炸，導致重大煤礦安全生產事故。由于煤塵的粒徑較小，使其表面自

3、由能增大，從而提高了其化學活性和氧化生熱能力。當氧化反應產生的熱量不能及時散發(fā)，在高溫熱源的作用下，就會促使反應自動加速，最終導致煤塵燃燒甚至爆炸。 近年來，山西、山東等地還先后發(fā)生多起煤塵和瓦斯爆炸事故，造成了不同程度的傷亡和經濟損失。陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第一部分第一部分 項目立項背景及必要性項目立項背景及必要性 立項的必要性：立項的必要性：陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦作為現(xiàn)代化國有大型煤礦，采取了嚴格的安全和防護措施，保證煤礦安全高效與綠色開采。但由于綜合機械化開采，生產能力較大、推進速度較快，掘進工作面的粉塵危害日益凸出。同時因黃陵煤的揮發(fā)分較高，煤塵具有燃燒

4、和爆炸性，高濃度粉塵給礦井安全生產帶來了潛在的巨大威脅；掘進工作面的高濃度粉塵降低了可視范圍，也在一定程度上影響礦工的情緒，造成勞動生產率下降；礦工長期接觸高濃度粉塵，嚴重危害其身體健康。陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第一部分第一部分 項目立項背景及必要性項目立項背景及必要性 近年來，黃陵一號煤礦在掘進工作面粉塵防治方面先后采取多種措施，如掘進機內外噴霧、凈化水幕、轉載點噴霧、除塵器除塵等方式，取得了一定的效果。但是由于高強度機械化開采，掘進工作面礦工的粉塵接觸濃度仍然較高。初步調查可知：黃陵一號煤礦實施綜合機械化開采，井下工作面的粉塵濃度較高。1003回風順槽掘進機司機位置粉塵

5、濃度高達1255 mg/m，機尾5m位置1750 mg/m，621回風順槽掘進機尾5m位置可達1570 mg/m，平均1257 mg/m，遠遠超過國家的相關標準。陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 為此在2014年末的職代會上，職工提出要提升掘進工作面粉塵治理水平，為此黃陵礦業(yè)公司積極尋求成熟的掘進工作面粉塵治理技術。2015年3月24日，黃陵礦業(yè)公司一行人到山西中煤華晉能源有限公司王家?guī)X礦對礦井綜合防塵進行了考察調研，考察了309回風綜掘面，由中煤科工集團重慶研究院設計的綜合防塵系統(tǒng)，總粉塵濃度可從20003000mg/m3降至50 mg/m3以內，降塵效率95%以上，降塵效果顯著。誠信敬業(yè) 追求卓越

6、第一部分第一部分 項目立項背景及必要性項目立項背景及必要性陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 為了提升綜掘工作面粉塵治理水平，旨在解決綜掘工作面粉塵危害，切實維護廣大職工的身心健康，黃陵一號煤礦聯(lián)合中煤科工集團重慶研究院有限公司進行了“礦井無塵化開采技術研究與集成應用項目”，先在一號煤礦的綜掘工作面進行試驗，通過現(xiàn)場實際效果，以實現(xiàn)推廣應用。誠信敬業(yè) 追求卓越第一部分第一部分 項目立項背景及必要性項目立項背景及必要性陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容研究的主要內容：研究的主要內容： 本項目在充分分析黃陵一號煤礦綜掘工作面粉塵現(xiàn)狀的基礎上，有針對性地分析

7、了其現(xiàn)有防降塵特點，提出了最佳的技術方案，并開展了抽塵系統(tǒng)的設計、除塵器性能的實驗室試驗、抽塵系統(tǒng)的阻力測試、吸塵罩風量分配的研究、現(xiàn)場工藝配套與技術研究、粉塵運移規(guī)律進行研究及效果考察等工作。陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容技術路線：技術路線： 陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容高效控除塵系統(tǒng)設計高效控除塵系統(tǒng)設計 對于綜掘工作面，后部新鮮風流和前部含塵氣流之間存在相互作用關系，當工作面正常作業(yè)時，新鮮風流向前方煤壁運動，割煤產塵與新鮮風流混合后在煤壁阻擋作用下向后移動，工作面前部區(qū)域存

8、在新鮮風流與含塵氣流相互作用面，該作用面就是控制粉塵向外擴散的臨界面（控塵面），為了保證控塵面始終位于綜掘機司機前部，可通陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容過調節(jié)軸向出風口和徑向出風口與工作面煤壁之間的距離，控制控塵面的位置，保證司機位置處于新鮮分流中，使得控塵區(qū)域保持在司機前方，同時控塵面位于吸塵罩罩口后方，所有吸風口均位于控塵區(qū)域內，以免吸風口吸走新鮮風流，影響除塵器除塵效果，控風控塵原理如下圖所示。 陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司控風控塵示意圖 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容分風裝置吸塵罩整流風筒供風風筒附壁風筒

9、控塵面調風閥吸塵罩吸塵罩吸塵罩負壓風筒控塵區(qū)域陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 高效控除塵系統(tǒng)主要由抽塵系統(tǒng)、除塵器及控風系統(tǒng)組成。除塵器的單獨使用已經被證明效果有限，必須加入抽塵系統(tǒng)與控風系統(tǒng)。此次設計的關鍵是設計合理的抽塵系統(tǒng)。誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司抽塵系統(tǒng)的設計抽塵系統(tǒng)的設計 抽塵系統(tǒng)包括集塵裝置、負壓風筒、支撐架及各連接罩。為了保證現(xiàn)場正常使用，各轉載位置必須使用骨架風筒，如掘進機機尾與橋式轉載機連接位置、橋式轉載機與皮帶轉載位置。抽塵系統(tǒng)的設計原則是：（1）現(xiàn)場適用，對生產影響?。唬?）系統(tǒng)通風阻力最小。誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分

10、第二部分 項目主要內容項目主要內容陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司集塵裝置集塵裝置 依據(jù)集塵裝置應盡量靠近塵源點的原則，將集塵裝置布置于掘進機機身上。正常掘進時，機面與超前支架橫梁的最下沿距離不大于0.5m，為保證集塵裝置在現(xiàn)場的正常安裝配套與使用，考慮巷道高度隨地質的變化，設計集塵裝置高度為0.3m。同時，由于供風風筒處于巷道左幫，掘進機右?guī)臀恢脼橹饕仫L流，必須設計1個吸塵罩。依據(jù)“立體式”布置吸塵罩的原則，在搖臂兩側各布置1個吸塵罩。誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司掘進機集塵裝置的工藝配套圖掘進機集塵裝置的工藝配套圖 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分

11、第二部分 項目主要內容項目主要內容吸 塵 罩 1吸 塵 罩 2主 吸 塵 罩陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 據(jù)此設計主吸塵罩據(jù)此設計主吸塵罩1 1個，布置于掘進機機身右側；個，布置于掘進機機身右側；副吸塵罩副吸塵罩2 2個，分別布置于搖臂兩側。集塵裝置由主個，分別布置于搖臂兩側。集塵裝置由主吸塵罩吸塵罩1 1個、副吸塵罩個、副吸塵罩2 2個、風流分配裝置、連接用個、風流分配裝置、連接用骨架風筒、變接頭等組成，主副吸塵罩如圖。骨架風筒、變接頭等組成，主副吸塵罩如圖。 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 負壓風筒：負壓風筒：集塵裝置與除塵器間設計采用負壓

12、風筒連接，為減少現(xiàn)場生產影響，負壓風筒設計布置在二運橋架上方，采用固定在橋架上的風筒支撐架支撐，風筒下墊廢舊皮帶以保護風筒。誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司支撐架：支撐架：二運橋架的寬度為1.1 m，為減少抽塵系統(tǒng)對現(xiàn)場打錨索、錨桿等影響，支撐架寬度設計與二運橋架等寬。在實際生產中，二運橋架跟隨掘進機左右擺動，為保證人員安全，將支撐架圍擋桿高度設計為300 mm，實際距皮帶高度約350 mm。 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司除塵器選型除塵器選型 處理風量：621回風順槽綜掘面設計供風量要求

13、不低于400 m/min，選用的DBKJNO-7.1/230-對旋式局部通風機，供風量為400550m/min。實際工作面內風量為400450 m/min。按最大實際風量450 m/min計算，除塵器的處理風量為：45080%=360 m/min 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司抽塵系統(tǒng)通風阻力測定抽塵系統(tǒng)通風阻力測定 由于抽塵系統(tǒng)比較復雜，計算通風阻力不夠準確。在實驗室先后用KCS-450和KCS-550型除塵器進行實驗室試驗，由此測得的系統(tǒng)風量均在不對應的性能曲線正常工作范圍。最后通過KCS-550型除塵器的配套風機對抽塵系統(tǒng)進行測試，測

14、試結果得：系統(tǒng)處理風量為361 m/min時，風機進口靜壓為1720 Pa。除塵器本身阻力約為1200 Pa，則當除塵風機處理風量為360 m/min時，需克服的系統(tǒng)通風阻力為2920 Pa。 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司除塵器的確定除塵器的確定 除塵器選用222kW對旋風機作為動力部分，配套KCS-450型除塵器的除塵脫水段使用，如圖所示。 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司除塵器性能參數(shù)除塵器性能參數(shù)額定風量：360400m/min；脫水效率：97%；總粉塵除塵效率：98%；呼吸性粉塵

15、除塵效率：90%；工作噪聲：85dB（A）；電機電壓：660V/1140V。 誠信敬業(yè) 追求卓越第二部分第二部分 項目主要內容項目主要內容陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第三部分第三部分 創(chuàng)新點創(chuàng)新點 在該項目的實施過程中，進行了抽塵系統(tǒng)的實驗室系統(tǒng)測試，選取了合適的除塵風機，形成如下創(chuàng)新：（1）形成了一套適合于黃陵一號煤礦621回風順槽掘進工作面及相似條件的高效控除塵系統(tǒng)。整個系統(tǒng)運行可靠，使用方便，耐用，較原有系統(tǒng)不增加其他工作量，工作面3040m范圍內作業(yè)區(qū)域能見度得到很大提高，視野清晰，能取得了90%以上的降塵效果，粉塵濃度控制在50 mg/m3以內，與之前相比極大改善了工

16、作面的勞動衛(wèi)生條件。陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第三部分第三部分 創(chuàng)新點創(chuàng)新點 （2）創(chuàng)新地應用了橡膠伸縮軟管，其由阻燃內膠層、簾子線增強層、鋼絲骨架附導靜電鋼絲、中膠層、空子線增強層及阻燃外膠層組成。滿足現(xiàn)場耐磨、可彎曲、強度高的要求。（3）配套用除塵器具有噪聲小（85dB（A）、除塵效率高，負壓高等顯著特點，除塵器與掘進機的配套方式合理，可隨機聯(lián)動，受到一線職工的認可。（4）附壁風筒配套臨時風筒使用，不增加工作勞動強度，方便了現(xiàn)場使用。陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第四部分第四部分 經濟效益和社會效益經濟效益和社會效益直接經濟效益：直接經濟效益：1綜掘工作面綜

17、合防塵系統(tǒng)建設以來，因工作面粉塵濃度的降低導致塵肺疾病發(fā)病率下降而節(jié)省的開支。一號煤礦礦井煤炭產量為600萬噸，由此可以得出礦井每年塵肺疾病病例數(shù)大約在26人，按照采掘工作面作業(yè)人數(shù)按比例分配，掘進工作面塵肺病人數(shù)約為14人。按照相關規(guī)定，每年的養(yǎng)護治療費用為44676元/年/人。因此，黃陵一號煤礦實施綜掘工作面綜合防塵技術后，因為降低工作面粉塵濃度導致塵肺疾病發(fā)病率下降，每年可以節(jié)省塵肺病人治療和養(yǎng)護費用大約大約6262萬元萬元，相當于創(chuàng)造相同數(shù)量的經濟效益。陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第四部分第四部分 經濟效益和社會效益經濟效益和社會效益直接經濟效益：直接經濟效益：2、實施

18、礦井無塵化開采技術研究與集成應用項目，通過有效降低工作面的高濃度粉塵，可以降低設備磨損，提高設備使用壽命，相應降低礦井設備的維護和購置費用。按目前我國開采噸煤設備磨損折合人民幣2.15元/噸煤計算，黃陵一號煤礦實施綜掘面綜合防塵技術，全礦井每年可以節(jié)省人民幣6002.15=1290萬元，按比例分配到掘進工作面則約為280萬，相當于創(chuàng)造相同數(shù)量的經濟效益。因此，每年創(chuàng)造的直接經濟效益合人民幣62+280=342萬元。陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第四部分第四部分 經濟效益和社會效益經濟效益和社會效益間接經濟效益：間接經濟效益： 開展礦井無塵化開采技術研究與集成應用項目，因為節(jié)約噴霧

19、降塵用水而將使掘進面原煤的水分降低大約0.1%，煤的發(fā)熱量由此提高大約20kC，售價相應提高大約0.851元/t，按黃陵一號煤礦掘進面目前的年產量約28萬t計算，每年可以提高煤炭售價大約25萬元，相當于創(chuàng)造相應的經濟效益。經濟效益總和：經濟效益總和： 因此，黃陵一號煤礦實施綜掘面綜合防塵技術后，每年創(chuàng)造的經濟效益總和為：342+25=367萬元陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第四部分第四部分 經濟效益和社會效益經濟效益和社會效益社會效益：社會效益：（一）環(huán)境與安全效益（一）環(huán)境與安全效益 實施礦井無塵化開采技術研究與集成應用項目，可以有效降低井下綜掘工作面粉（煤）塵濃度，提高井下工作面能見度，明顯改善煤礦作業(yè)條件和環(huán)境，有助于推動礦井無塵化作業(yè)；可以有效降低井下工作面的呼吸性粉塵濃度，這無疑將大大降低職工患塵肺和矽肺疾病的機率，改善職工的職業(yè)健康保障水平；有效降低掘進工作面呼吸性粉塵濃度，降低了井下空氣中的懸浮粉塵濃度，無疑將大大降低煤塵爆炸危險，從而明顯改善礦井安全生產條件，提升煤礦安全生產技術水平，保障礦工的安全生產狀況。 陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司 誠信敬業(yè) 追求卓越第四部分第四部分 經濟效益和社會效益經濟效益和社會效益（二）社會效益（二）社會效益1，實施礦井無塵化開采技術研究與集成應用項目，在礦井綜掘工作面進行示范應用，將為陜西煤業(yè)化