第4章-掘进工作面防尘

第四章掘进工作面防尘在煤矿生产环节中，井巷掘进是产生粉尘的主要生产环节之一。掘进工作面工序多，产尘量大，尘源分散多变，粉尘分散度高，严重危害着矿工的身体健康，影响安全生产。85%以上的煤矿尘肺病患者的工作地点在岩巷掘进工作面。3开挖方法（1）钻眼爆破法:（矿山法）（2）机械掘进法Machineboring:full-facetunnelboringmachine(TBM),roadheader.第四章掘进工作面防尘第一节湿式凿岩第二节湿式钻眼第三节爆破防尘第四节装煤（岩）洒水第五节通风排尘第六节机掘工作面防尘第七节锚喷支护防尘第一节湿式凿岩钻爆法施工：掘进工序：钻眼——装药联线——放炮通风——装岩运输——支护工具设备：凿岩机——炸药——局部扇风机——装岩机——锚、喷、网、架、煤电钻、雷管、放炮器、风筒——矿车电机车、矿车第一节湿式凿岩破岩原理1、冲击式破岩钻眼原理：冲击（冲击功）—旋转—排粉适用于硬岩代表机具：凿岩机第一节湿式凿岩破岩原理2、旋转式破岩钻眼原理：压入（轴压）——旋转切削——排粉适用于软弱岩层或煤层代表机具：煤电钻第一节湿式凿岩破岩原理3、

旋转冲击式钻眼原理：冲击式和旋转式的结合压入（冲击功+轴压）——旋转切削——冲击——排粉第一节湿式凿岩冲击式破岩

旋转式破岩适用于坚硬岩石轴压力小噪音大功效低环卫差软岩和煤轴压力大噪音小功效高环卫良好两种破岩方法比较第一节湿式凿岩包括风钻、电钻、风镐湿式凿岩实质是：在凿岩和打钻过程中，将压力水通过凿岩机、钻杆送入并充满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的矿尘湿式凿岩、钻眼能有效降低掘进工作面的产尘量第一节湿式凿岩湿式凿岩分中心供水和旁侧供水两种方式。第一节湿式凿岩湿式凿岩分中心供水和旁侧供水两种方式。旁侧式与中心式相比，其具有纯凿岩速度高、降尘效果好的优点。但钎尾加工比较麻烦，换钎工作不如中心式方便。两种方式都被凿岩机广为采用，而岩石电钻都为旁侧式供水。一、中心供水应用原则1、采用风水联动装置2、足够的供水量；钎头出水孔靠近钎刃3、适当调节水压4、防止冲洗水倒灌机膛5、防止冲洗水充气化二、应注意的问题防止钻眼岩浆雾化产尘使用湿润剂减少微细矿尘产生量确保供水水质第一节湿式凿岩

手持式机重20kg以下风动凿岩机气腿式机重30kg以下导轨式机重35～80kg

向上式机重40～45kg

冲击式破岩电动凿岩机气腿式机重25~30kg

导轨式机重30kg以下液压凿岩机导轨式机重130～360kg

内燃机机重30kg以下）

手持式凿岩机目前使用很少。气腿式凿岩机因重量和手持式差不多，但有气腿支撑，可减轻体力劳动，在岩巷掘进中应用较广。

第一节湿式凿岩第一节湿式凿岩One-boomrigThree-boomrig第二节湿式钻眼 主要针对使用煤电钻钻眼的煤巷、半煤岩巷掘进防尘而言就是湿式煤电钻在煤层中钻眼。具有良好的水密封性能，能有效控制煤层掘进工作面和回采工作面的煤尘原理是在干式煤电钻减速器前增加一个水套，压力水通过中控的麻花钻杆和湿式钻头到达孔底，以湿润媒体并冲洗煤尘，达到降尘的目的。20217.1破岩防尘在水源缺乏的矿井、冬季容易冰冻的地区或某些岩石不适合湿式打眼的条件下，以及在一些尚无供水设施的零散工程中，干式捕尘凿岩是降尘的有效措施。用空气压缩机产生的压缩空气作原动力，与使用电力相比较有如下优点：（1）在有瓦斯的矿井中，可以避免因电动机具产生的电火花而引起的瓦斯爆炸；（2）不会因为过载而损坏机具。适用于钻削坚硬岩石的冲击式和负载变化很大的风动工具；（3）压缩空气可进行能量储存，不凝结，输送方便；（4）压缩空气以及风动机具排出的空气，不污染环境，并有助于井下的通风。尽管空压机和风动机具的效率较低，风动机具工作时的震动和噪声较大，但是，有上述优点，因而空压机仍然广泛地应用于煤矿生产中。第三节爆破防尘 一、水封爆破和水泥泡二、喷雾洒水三、水幕净化四、冲洗岩帮一、水封爆破和水泥泡是由钻孔注水湿润煤体演变而来，将注水和爆破结合起来，借炸药爆破时产生的压力将水强行注入煤体中。作用：降尘、提高爆破效果、消除有害气体炸药水炮泥炮泥水泡泥是将装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，降低炸药消耗量，而且有显著的降尘效果。水炮泥制作简单，使用方便，成本低，为各国广泛采用。水泡泥袋是以不易燃、无毒并具有一定强度的聚乙烯薄膜热压支撑。其封口是关键。二、喷雾洒水 爆破后喷雾和通风与矿尘浓度的关系如图所示。爆破喷雾的方法有两种：单水喷雾：单一的压力水进行喷雾风水喷雾爆破喷雾的方法有两种：单水喷雾：单一的压力水进行喷雾风水喷雾三、水幕净化四、冲洗岩帮第四节装煤（岩）洒水装煤（岩）防尘就是在工作面放炮后，装煤（岩）前，向煤（岩）堆洒水，使爆破过程中沉积在煤（岩）碎块上的粉尘湿润，避免装载时粉尘飞扬。人工洒水、喷雾器洒水第五节通风排尘掘进通风的目的和作用：①保持工作面和巷道空气中的氧气浓度满足要求。②稀释并排出掘进中产生的粉尘和瓦斯，保持工作面和巷道中空气的有害成分浓度满足要求。③保持掘进工作面和巷道中良好的温度、湿度、风速等气候条件。掘进通风两种基本类型:利用全矿井风压（简称矿井风压）通风采用局部通风机通风局部通风机通风（一）通风系统布置掘进工作面采用局部通风机通风的通风系统由局部通风机、风筒和巷道组成。局部通风机的工作方式有压入式和抽出式两种。掘进工作面通风系统布置方式有压入式、抽出式和混合式三种。(1)压入式通风

1.优点：这种通风方式可采用胶质或塑料等柔性风筒，能很快地将工作面的有害气体冲淡并排出。<10m>10m2.缺点：排出的炮烟在巷道中蔓延扩散，时间较长，工人进入工作面往往要穿过这些蔓延的污浊气流。

3.局扇、风筒的布置要求(1)压入式通风(2)抽出式通风系统

1.优点：其优点是炮烟等有害气体沿风筒排出，不污染巷道。

2.缺点：风筒有效吸程小，工作面排除炮烟等有害气体的时间长。污浊风流通过局部通风机，安全性差。在有瓦斯涌出的工作面不宜采用。<6m>10m3.特点：这种通风方式一般要采用金属风筒(2)抽出式通风系统(3)混合式通风系统若抽风风筒过长，一台抽风机不能满足要求时，可用两台通风机串联抽风（其中一台通风机安装在巷外，另一台通风机安装在距第一台通风机距离等于风筒全长的1/3处）适用于瓦斯涌出量很低的大断面长巷道的掘进通风

1.特点：这种通风方式是压入式和抽出式的联合运用，为了达到快速通风的目的，可利用一辅助局扇作压入时通风，新鲜风流压入工作面冲洗工作面的有害气体和粉尘。

≥10m≥10m2.局扇、风筒的布置要求(3)混合式通风系统从国内外生产实践表明，有以下3种通风除尘系统。

1．长压短抽通风除尘系统。

2．长抽通风除尘系统。

3．长抽短压通风除尘系统。根据抽、压风筒口相互位置的不同，又可分为以下2种形式：

(1)前抽后压通风除尘系统，主要适用于机掘工作面。

(2)前压后抽通风除尘系统，主要适用于炮掘工作面，对锚喷支护巷道效果甚好。细分为八种布置方式：（1）单台单列长压式(a)（2）单台单列长抽式(b)（3）长压短抽的前抽后压式(c)（4）长压短抽的前压后抽式(d)（5）长抽短压的前压后抽式(e)（6）长抽短压的前抽后压式(f)（7）长抽长压的前抽后压式(g)（8）长抽长压的前压后抽式(h)通风除尘设备掘进通风用的风简有刚性和柔性两类。刚性风筒有铁风筒、玻璃钢风筒等．常用的柔性风筒为胶布风筒、软塑料风筒等，只能用于压入式通风。近几年来又研制出一种带有刚性骨架的可塑性风筒，即在柔性风筒风筒内每隔一定距离，加上了圆形钢丝圈或螺旋型钢丝圈，既可用于抽出式通风，又有可收缩的特点。第六节机掘工作面防尘机掘工作面采用大功率掘进机强力截割煤、岩，产尘量特别大，仅采用一般降尘措施难以奏效只有采取喷雾、捕（除）尘和通风相结合的综合措施，才能收到显著的除尘效果。一、确定最佳截割参数，减少产尘量掘进机截割头强力截割煤、岩时产生的粉尘，是机掘工作面的主要尘源。最佳截割参数包括：合理的截齿类型、截齿锐度、截齿布置方式、截割速度、截割深度和截割角等。二、高压水射流辅助截割“高压水射流”是指通过高压水发生装置将水加压至数百个大气压以上，再通过具有细小孔径的喷射装置转换为高速的微细“水射流”。这种“水射流”的速度非常高，具有巨大的打击能量，可以完成不同种类的任务。特点：提高了截割效率，延长了刀具的使用寿命；抑制刀具与煤（岩）碰撞而产生火花，防止瓦斯爆炸；抑制粉尘效果比内喷雾更为显著，大大改善劳动条件。三、喷雾降尘掘进机喷雾分为内喷雾和外喷雾两种。外喷雾多用于捕集空气中悬浮的矿尘内喷雾则利用掘进机切割机构上的喷嘴向割落的煤岩处直接喷雾，在矿尘生产的瞬间将其抑制。四、抽尘净化是降低机掘工作面粉尘浓度最有效的方法之一。五、通风除尘1、选择合理的通风除尘方式长抽短压通风除尘系统长压短抽通风除尘系统长抽短抽通风除尘系统特殊混合通风除尘系统长抽通风除尘系统五、通风除尘2、控制含尘气流向外扩散的技术附壁风筒高压风屏蔽它是利用对流附壁效应，将供给工作面的轴向压入风流改变成一定速度的沿巷道周壁旋转的风流，并带动整个巷道断面的空气不断向工作面推进。五、通风除尘2、控制含尘气流向外扩散的技术附壁风筒高压风屏蔽五、通风除尘3、选择恰当的除尘器与掘进机配套方式吸尘罩伸缩风筒它是用聚乙烯布及螺旋钢丝骨架制成的。该风筒能用于抽出式通风除尘，使用时，每两节风筒之问用快速接头软带连接。但阻力较大，清除筒内积尘较难。五、通风除尘3、选择恰当的除尘器与掘进机配套方式通风除尘设备在机掘工作面的配套问题，包括吸尘罩与掘进机的配套(称前配套)和吸尘管网、除尘器与工作面转载、运输方式的配套(称后配套)。解决好前后配套，不但可以提高除尘设备在工作面的降尘率，还可减轻移动除尘