第4章-掘進工作面防塵

第四章掘進工作面防塵在煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，井巷掘進是產(chǎn)生粉塵的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一。掘進工作面工序多，產(chǎn)塵量大，塵源分散多變，粉塵分散度高，嚴重危害著礦工的身體健康，影響安全生產(chǎn)。85%以上的煤礦塵肺病患者的工作地點在巖巷掘進工作面。3開挖方法（1）鉆眼爆破法:（礦山法）（2）機械掘進法Machineboring:full-facetunnelboringmachine(TBM),roadheader.第四章掘進工作面防塵第一節(jié)濕式鑿巖第二節(jié)濕式鉆眼第三節(jié)爆破防塵第四節(jié)裝煤（巖）灑水第五節(jié)通風(fēng)排塵第六節(jié)機掘工作面防塵第七節(jié)錨噴支護防塵第一節(jié)濕式鑿巖鉆爆法施工：掘進工序：鉆眼——裝藥聯(lián)線——放炮通風(fēng)——裝巖運輸——支護工具設(shè)備：鑿巖機——炸藥——局部扇風(fēng)機——裝巖機——錨、噴、網(wǎng)、架、煤電鉆、雷管、放炮器、風(fēng)筒——礦車電機車、礦車第一節(jié)濕式鑿巖破巖原理1、沖擊式破巖鉆眼原理：沖擊（沖擊功）—旋轉(zhuǎn)—排粉適用于硬巖代表機具：鑿巖機第一節(jié)濕式鑿巖破巖原理2、旋轉(zhuǎn)式破巖鉆眼原理：壓入（軸壓）——旋轉(zhuǎn)切削——排粉適用于軟弱巖層或煤層代表機具：煤電鉆第一節(jié)濕式鑿巖破巖原理3、

旋轉(zhuǎn)沖擊式鉆眼原理：沖擊式和旋轉(zhuǎn)式的結(jié)合壓入（沖擊功+軸壓）——旋轉(zhuǎn)切削——沖擊——排粉第一節(jié)濕式鑿巖沖擊式破巖

旋轉(zhuǎn)式破巖適用于堅硬巖石軸壓力小噪音大功效低環(huán)衛(wèi)差軟巖和煤軸壓力大噪音小功效高環(huán)衛(wèi)良好兩種破巖方法比較第一節(jié)濕式鑿巖包括風(fēng)鉆、電鉆、風(fēng)鎬濕式鑿巖實質(zhì)是：在鑿巖和打鉆過程中，將壓力水通過鑿巖機、鉆桿送入并充滿孔底，以濕潤、沖洗和排出產(chǎn)生的礦塵濕式鑿巖、鉆眼能有效降低掘進工作面的產(chǎn)塵量第一節(jié)濕式鑿巖濕式鑿巖分中心供水和旁側(cè)供水兩種方式。第一節(jié)濕式鑿巖濕式鑿巖分中心供水和旁側(cè)供水兩種方式。旁側(cè)式與中心式相比，其具有純鑿巖速度高、降塵效果好的優(yōu)點。但釬尾加工比較麻煩，換釬工作不如中心式方便。兩種方式都被鑿巖機廣為采用，而巖石電鉆都為旁側(cè)式供水。一、中心供水應(yīng)用原則1、采用風(fēng)水聯(lián)動裝置2、足夠的供水量；釬頭出水孔靠近釬刃3、適當(dāng)調(diào)節(jié)水壓4、防止沖洗水倒灌機膛5、防止沖洗水充氣化二、應(yīng)注意的問題防止鉆眼巖漿霧化產(chǎn)塵使用濕潤劑減少微細礦塵產(chǎn)生量確保供水水質(zhì)第一節(jié)濕式鑿巖

手持式機重20kg以下風(fēng)動鑿巖機氣腿式機重30kg以下導(dǎo)軌式機重35～80kg

向上式機重40～45kg

沖擊式破巖電動鑿巖機氣腿式機重25~30kg

導(dǎo)軌式機重30kg以下液壓鑿巖機導(dǎo)軌式機重130～360kg

內(nèi)燃機機重30kg以下）

手持式鑿巖機目前使用很少。氣腿式鑿巖機因重量和手持式差不多，但有氣腿支撐，可減輕體力勞動，在巖巷掘進中應(yīng)用較廣。

第一節(jié)濕式鑿巖第一節(jié)濕式鑿巖One-boomrigThree-boomrig第二節(jié)濕式鉆眼 主要針對使用煤電鉆鉆眼的煤巷、半煤巖巷掘進防塵而言就是濕式煤電鉆在煤層中鉆眼。具有良好的水密封性能，能有效控制煤層掘進工作面和回采工作面的煤塵原理是在干式煤電鉆減速器前增加一個水套，壓力水通過中控的麻花鉆桿和濕式鉆頭到達孔底，以濕潤媒體并沖洗煤塵，達到降塵的目的。20217.1破巖防塵在水源缺乏的礦井、冬季容易冰凍的地區(qū)或某些巖石不適合濕式打眼的條件下，以及在一些尚無供水設(shè)施的零散工程中，干式捕塵鑿巖是降塵的有效措施。用空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣作原動力，與使用電力相比較有如下優(yōu)點：（1）在有瓦斯的礦井中，可以避免因電動機具產(chǎn)生的電火花而引起的瓦斯爆炸；（2）不會因為過載而損壞機具。適用于鉆削堅硬巖石的沖擊式和負載變化很大的風(fēng)動工具；（3）壓縮空氣可進行能量儲存，不凝結(jié)，輸送方便；（4）壓縮空氣以及風(fēng)動機具排出的空氣，不污染環(huán)境，并有助于井下的通風(fēng)。盡管空壓機和風(fēng)動機具的效率較低，風(fēng)動機具工作時的震動和噪聲較大，但是，有上述優(yōu)點，因而空壓機仍然廣泛地應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)中。第三節(jié)爆破防塵 一、水封爆破和水泥泡二、噴霧灑水三、水幕凈化四、沖洗巖幫一、水封爆破和水泥泡是由鉆孔注水濕潤煤體演變而來，將注水和爆破結(jié)合起來，借炸藥爆破時產(chǎn)生的壓力將水強行注入煤體中。作用：降塵、提高爆破效果、消除有害氣體炸藥水炮泥炮泥水泡泥是將裝水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼中。不但可以提高炮眼利用率，降低炸藥消耗量，而且有顯著的降塵效果。水炮泥制作簡單，使用方便，成本低，為各國廣泛采用。水泡泥袋是以不易燃、無毒并具有一定強度的聚乙烯薄膜熱壓支撐。其封口是關(guān)鍵。二、噴霧灑水 爆破后噴霧和通風(fēng)與礦塵濃度的關(guān)系如圖所示。爆破噴霧的方法有兩種：單水噴霧：單一的壓力水進行噴霧風(fēng)水噴霧爆破噴霧的方法有兩種：單水噴霧：單一的壓力水進行噴霧風(fēng)水噴霧三、水幕凈化四、沖洗巖幫第四節(jié)裝煤（巖）灑水裝煤（巖）防塵就是在工作面放炮后，裝煤（巖）前，向煤（巖）堆灑水，使爆破過程中沉積在煤（巖）碎塊上的粉塵濕潤，避免裝載時粉塵飛揚。人工灑水、噴霧器灑水第五節(jié)通風(fēng)排塵掘進通風(fēng)的目的和作用：①保持工作面和巷道空氣中的氧氣濃度滿足要求。②稀釋并排出掘進中產(chǎn)生的粉塵和瓦斯，保持工作面和巷道中空氣的有害成分濃度滿足要求。③保持掘進工作面和巷道中良好的溫度、濕度、風(fēng)速等氣候條件。掘進通風(fēng)兩種基本類型:利用全礦井風(fēng)壓（簡稱礦井風(fēng)壓）通風(fēng)采用局部通風(fēng)機通風(fēng)局部通風(fēng)機通風(fēng)（一）通風(fēng)系統(tǒng)布置掘進工作面采用局部通風(fēng)機通風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)由局部通風(fēng)機、風(fēng)筒和巷道組成。局部通風(fēng)機的工作方式有壓入式和抽出式兩種。掘進工作面通風(fēng)系統(tǒng)布置方式有壓入式、抽出式和混合式三種。(1)壓入式通風(fēng)

1.優(yōu)點：這種通風(fēng)方式可采用膠質(zhì)或塑料等柔性風(fēng)筒，能很快地將工作面的有害氣體沖淡并排出。<10m>10m2.缺點：排出的炮煙在巷道中蔓延擴散，時間較長，工人進入工作面往往要穿過這些蔓延的污濁氣流。

3.局扇、風(fēng)筒的布置要求(1)壓入式通風(fēng)(2)抽出式通風(fēng)系統(tǒng)

1.優(yōu)點：其優(yōu)點是炮煙等有害氣體沿風(fēng)筒排出，不污染巷道。

2.缺點：風(fēng)筒有效吸程小，工作面排除炮煙等有害氣體的時間長。污濁風(fēng)流通過局部通風(fēng)機，安全性差。在有瓦斯涌出的工作面不宜采用。<6m>10m3.特點：這種通風(fēng)方式一般要采用金屬風(fēng)筒(2)抽出式通風(fēng)系統(tǒng)(3)混合式通風(fēng)系統(tǒng)若抽風(fēng)風(fēng)筒過長，一臺抽風(fēng)機不能滿足要求時，可用兩臺通風(fēng)機串聯(lián)抽風(fēng)（其中一臺通風(fēng)機安裝在巷外，另一臺通風(fēng)機安裝在距第一臺通風(fēng)機距離等于風(fēng)筒全長的1/3處）適用于瓦斯涌出量很低的大斷面長巷道的掘進通風(fēng)

1.特點：這種通風(fēng)方式是壓入式和抽出式的聯(lián)合運用，為了達到快速通風(fēng)的目的，可利用一輔助局扇作壓入時通風(fēng)，新鮮風(fēng)流壓入工作面沖洗工作面的有害氣體和粉塵。

≥10m≥10m2.局扇、風(fēng)筒的布置要求(3)混合式通風(fēng)系統(tǒng)從國內(nèi)外生產(chǎn)實踐表明，有以下3種通風(fēng)除塵系統(tǒng)。

1．長壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)。

2．長抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)。

3．長抽短壓通風(fēng)除塵系統(tǒng)。根據(jù)抽、壓風(fēng)筒口相互位置的不同，又可分為以下2種形式：

(1)前抽后壓通風(fēng)除塵系統(tǒng)，主要適用于機掘工作面。

(2)前壓后抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)，主要適用于炮掘工作面，對錨噴支護巷道效果甚好。細分為八種布置方式：（1）單臺單列長壓式(a)（2）單臺單列長抽式(b)（3）長壓短抽的前抽后壓式(c)（4）長壓短抽的前壓后抽式(d)（5）長抽短壓的前壓后抽式(e)（6）長抽短壓的前抽后壓式(f)（7）長抽長壓的前抽后壓式(g)（8）長抽長壓的前壓后抽式(h)通風(fēng)除塵設(shè)備掘進通風(fēng)用的風(fēng)簡有剛性和柔性兩類。剛性風(fēng)筒有鐵風(fēng)筒、玻璃鋼風(fēng)筒等．常用的柔性風(fēng)筒為膠布風(fēng)筒、軟塑料風(fēng)筒等，只能用于壓入式通風(fēng)。近幾年來又研制出一種帶有剛性骨架的可塑性風(fēng)筒，即在柔性風(fēng)筒風(fēng)筒內(nèi)每隔一定距離，加上了圓形鋼絲圈或螺旋型鋼絲圈，既可用于抽出式通風(fēng)，又有可收縮的特點。第六節(jié)機掘工作面防塵機掘工作面采用大功率掘進機強力截割煤、巖，產(chǎn)塵量特別大，僅采用一般降塵措施難以奏效只有采取噴霧、捕（除）塵和通風(fēng)相結(jié)合的綜合措施，才能收到顯著的除塵效果。一、確定最佳截割參數(shù)，減少產(chǎn)塵量掘進機截割頭強力截割煤、巖時產(chǎn)生的粉塵，是機掘工作面的主要塵源。最佳截割參數(shù)包括：合理的截齒類型、截齒銳度、截齒布置方式、截割速度、截割深度和截割角等。二、高壓水射流輔助截割“高壓水射流”是指通過高壓水發(fā)生裝置將水加壓至數(shù)百個大氣壓以上，再通過具有細小孔徑的噴射裝置轉(zhuǎn)換為高速的微細“水射流”。這種“水射流”的速度非常高，具有巨大的打擊能量，可以完成不同種類的任務(wù)。特點：提高了截割效率，延長了刀具的使用壽命；抑制刀具與煤（巖）碰撞而產(chǎn)生火花，防止瓦斯爆炸；抑制粉塵效果比內(nèi)噴霧更為顯著，大大改善勞動條件。三、噴霧降塵掘進機噴霧分為內(nèi)噴霧和外噴霧兩種。外噴霧多用于捕集空氣中懸浮的礦塵內(nèi)噴霧則利用掘進機切割機構(gòu)上的噴嘴向割落的煤巖處直接噴霧，在礦塵生產(chǎn)的瞬間將其抑制。四、抽塵凈化是降低機掘工作面粉塵濃度最有效的方法之一。五、通風(fēng)除塵1、選擇合理的通風(fēng)除塵方式長抽短壓通風(fēng)除塵系統(tǒng)長壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)長抽短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)特殊混合通風(fēng)除塵系統(tǒng)長抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)五、通風(fēng)除塵2、控制含塵氣流向外擴散的技術(shù)附壁風(fēng)筒高壓風(fēng)屏蔽它是利用對流附壁效應(yīng)，將供給工作面的軸向壓入風(fēng)流改變成一定速度的沿巷道周壁旋轉(zhuǎn)的風(fēng)流，并帶動整個巷道斷面的空氣不斷向工作面推進。五、通風(fēng)除塵2、控制含塵氣流向外擴散的技術(shù)附壁風(fēng)筒高壓風(fēng)屏蔽五、通風(fēng)除塵3、選擇恰當(dāng)?shù)某龎m器與掘進機配套方式吸塵罩伸縮風(fēng)筒它是用聚乙烯布及螺旋鋼絲骨架制成的。該風(fēng)筒能用于抽出式通風(fēng)除塵，使用時，每兩節(jié)風(fēng)筒之問用快速接頭軟帶連接。但阻力較大，清除筒內(nèi)積塵較難。五、通風(fēng)除塵3、選擇恰當(dāng)?shù)某龎m器與掘進機配套方式通風(fēng)除塵設(shè)備在機掘工作面的配套問題，包括吸塵罩與掘進機的配套(稱前配套)和吸塵管網(wǎng)、除塵器與工作面轉(zhuǎn)載、運輸方式的配套(稱后配套)。解決好前后配套，不但可以提高除塵設(shè)備在工作面的降塵率，還可減輕移動除塵