煤礦掘進(jìn)工作面的防塵設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1

1、 煤礦掘進(jìn)工作面的防塵設(shè)計(jì)論文 目 錄1 緒 論41.1 礦塵及其性質(zhì)41.2 礦塵的危害41.3 影響礦塵產(chǎn)生量的因素52 現(xiàn)代化礦山綜合防塵技術(shù)原理62.1 物理化學(xué)降塵技術(shù)原理62.2 通風(fēng)除塵72.3 濕式作業(yè)92.4 凈化風(fēng)流112.5 個(gè)體防護(hù)113 除塵方案確定的原則123.1 除塵系統(tǒng)的選擇123.2 除塵設(shè)備的選用134 掘進(jìn)工作面防塵設(shè)計(jì)174.1 工程概況174.2 煤層及瓦斯174.3 掘進(jìn)工作面塵源及粉塵性質(zhì)分析174.4 掘進(jìn)工作面除塵設(shè)計(jì)195 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析285.1 投資費(fèi)用285.2 系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析29參考文獻(xiàn)31 摘 要掘進(jìn)工作面是煤礦最主要的產(chǎn)塵點(diǎn)之一。

2、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(lái)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(guò)對(duì)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(duì)大量的粉塵檢測(cè)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：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(rùn)性 最低排塵風(fēng)速 最優(yōu)排塵風(fēng)速 比表面積1 緒 論1.1 礦塵及其性質(zhì)礦塵是指在礦山生產(chǎn)和建設(shè)過(guò)

3、程中所產(chǎn)生的各種煤、巖微粒的總稱。在礦山生產(chǎn)過(guò)程中，如鉆眼作業(yè)、炸藥爆破、掘進(jìn)機(jī)及采煤機(jī)作業(yè)、頂板管理、礦物的裝載及運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生大量的礦塵。在同一礦井里，產(chǎn)塵的多少也因地因時(shí)發(fā)生著變化。一般來(lái)說(shuō)，在現(xiàn)有防塵技術(shù)措施的條件下，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的浮游礦塵比例大致為：采煤工作面產(chǎn)塵量占4580；掘進(jìn)工作面產(chǎn)塵量占2038，錨噴作業(yè)點(diǎn)產(chǎn)塵量占1015；運(yùn)輸通風(fēng)巷道產(chǎn)塵量占510，其他作業(yè)點(diǎn)占25。各作業(yè)點(diǎn)隨機(jī)械化程度的提高，礦塵的生成量也將增大，因此防塵工作也就更加重要。礦塵除按其成分可分為巖塵、煤塵、煙塵、水泥塵等多種有機(jī)、無(wú)機(jī)粉塵外，尚有多種不同的分類方法，下面介紹幾種常用的分類方法。11

4、1按礦塵粒徑劃分（1）粗塵：粒徑大于40um，相當(dāng)于一般篩分的最小顆粒，在空氣中極易沉降。（2）細(xì)塵：粒徑1040um，肉眼可見(jiàn)，在靜止空氣中作加速沉降。（3）微塵：粒徑0.2510um，用光學(xué)顯微鏡可以觀察到，在靜止空氣中作等速沉降。（4）超微塵：粒徑小于0.25um，要用電子顯微鏡才能觀察到，在空氣中作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。112按礦塵的存在狀態(tài)劃分（1）浮游礦塵：懸浮于礦內(nèi)空氣中的礦塵，簡(jiǎn)稱浮塵。（2）沉積礦塵：從礦內(nèi)空氣中沉降下來(lái)的礦塵，簡(jiǎn)稱落塵。浮塵和落塵在不同環(huán)境下可以相互轉(zhuǎn)化。浮塵在空氣中飛揚(yáng)的時(shí)間不僅與塵粒的大小、重量、形式等有關(guān)，還與空氣的濕度、風(fēng)速等大氣參數(shù)有關(guān)。113按礦塵的粒徑組成

5、范圍劃分（1）全塵(總粉塵)：各種粒徑的礦塵之和。對(duì)于煤塵，常指粒徑為1mm以下的塵粒。（2）呼吸性粉塵：主要指粒徑在5um以下的微細(xì)塵粒，它能通過(guò)人體上呼吸道進(jìn)入肺區(qū)，是導(dǎo)致塵肺病的病因，對(duì)人體危害甚大。1.2 礦塵的危害礦塵具有很大的危害性，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：121污染工作場(chǎng)所，危害人體健康，引起職業(yè)病。工人長(zhǎng)期吸入礦塵后，輕者會(huì)患呼吸道炎癥、皮膚病，重者會(huì)患?jí)m肺病，而塵肺病引發(fā)礦工致殘和死亡人數(shù)在國(guó)內(nèi)外都十分驚人。據(jù)我國(guó)某礦務(wù)局統(tǒng)計(jì)，塵肺病的死亡人數(shù)為工傷事故死亡人數(shù)的6倍；聯(lián)邦德國(guó)煤礦死于塵肺病的人數(shù)比工傷事故死亡人數(shù)大10倍。1.2.2 某些礦塵(如煤塵、硫化塵)在一定條件下可以爆

6、炸。煤塵能夠在完全沒(méi)有瓦斯存在的情況下爆炸，對(duì)于瓦斯礦井，煤塵則有可能參與瓦斯同時(shí)爆炸。煤塵或瓦斯煤塵爆炸，都將給礦山以突然性的襲擊，釀成嚴(yán)重災(zāi)害。123加速機(jī)械磨損，縮短精密儀器使用壽命。隨著礦山機(jī)械化、電氣化、自動(dòng)化程度的提高，礦塵對(duì)設(shè)備性能及其使用壽命的影響將會(huì)越來(lái)越突出，應(yīng)引起高度的重視。124降低工作場(chǎng)所能見(jiàn)度，增加工傷事故的發(fā)生。在某些綜采工作面割煤時(shí)，工作面煤塵濃度高達(dá)40008000/m3，有的甚至更高，這種情況下，工作面能見(jiàn)度極低，往往會(huì)導(dǎo)致誤操作，造成人員的意外傷亡。此外，煤礦向大氣排放的粉塵對(duì)礦區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生很大影響，對(duì)生活環(huán)境、植物生長(zhǎng)環(huán)境可能造成嚴(yán)重破壞。1

7、.3 影響礦塵產(chǎn)生量的因素影響礦塵產(chǎn)生量的因素主要包括以下兩個(gè)方面：1.3.1 自然因素（1）地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造破壞嚴(yán)重的地區(qū)，斷層、褶曲比較發(fā)育，煤巖較為破碎，礦塵的產(chǎn)生量大。（2）煤層賦存條件 同樣技術(shù)條件下，開(kāi)采厚煤層比開(kāi)采薄煤層的產(chǎn)塵量大；開(kāi)采急傾斜煤層比開(kāi)采緩傾斜煤層的產(chǎn)塵量多。（3）煤巖的物理性質(zhì)節(jié)理發(fā)育、結(jié)構(gòu)疏松、水分低、脆性大的煤巖，開(kāi)采時(shí)產(chǎn)塵量較大；反之則小。1.3.2 生產(chǎn)技術(shù)因素 （1）采煤方法 不同的采煤方法，產(chǎn)生量也不一樣。如：急傾斜煤層采用倒臺(tái)階采煤法比水平分層采煤法產(chǎn)塵量要大的多；全部冒落法管理頂板比充填法管理頂板產(chǎn)塵量要大。（2）機(jī)械化程度 機(jī)械化程度越高，煤巖破

8、碎程度越嚴(yán)重，產(chǎn)塵量就越大。（3）開(kāi)采強(qiáng)度 隨著開(kāi)采強(qiáng)度的加大，采掘推進(jìn)速度加快，產(chǎn)量增加，產(chǎn)塵量將顯著加大；同時(shí)，由于礦井的風(fēng)量加大，風(fēng)速加快，揚(yáng)起積塵且飄浮時(shí)間長(zhǎng)，傳播遠(yuǎn)，礦內(nèi)空氣中的礦塵濃度將增大。 （4）開(kāi)采深度 隨著開(kāi)采深度的增加，地溫增高，煤（巖）體內(nèi)原始水分降低，煤（巖）干燥，開(kāi)采時(shí)產(chǎn)塵量就大。（5）通風(fēng)狀況 風(fēng)速太小，不能將浮塵帶出礦井。風(fēng)速過(guò)大，又將積塵揚(yáng)起。單從降塵角度考慮，工作面風(fēng)速以1.21.6m/s較好，產(chǎn)塵最少。2 現(xiàn)代化綜合防塵技術(shù)原理2.1 物理化學(xué)降塵技術(shù)原理 自20世紀(jì)60年代在國(guó)外井下礦山應(yīng)用表面活性劑降塵以來(lái)，物理化學(xué)降塵技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。中國(guó)是從20

9、世紀(jì)80年代開(kāi)始試驗(yàn)并推廣應(yīng)用濕潤(rùn)劑等物理化學(xué)降塵技術(shù)的，目前已在井下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用的物理化學(xué)防塵方法主要有：水中添加濕潤(rùn)劑降塵、泡沫除塵及磁化水降塵等。211添加濕潤(rùn)劑降塵在以水為主體的濕式綜合防塵中，因粉塵具有一定的疏水性，水的表面張力又較大，對(duì)2um粒徑粉塵捕獲率只有128左右，2um粒徑以下的粉塵捕獲率更低，為了提高水對(duì)呼吸性粉塵的捕獲率，國(guó)內(nèi)外很重視濕潤(rùn)劑除塵的研究，取得了一定進(jìn)展，且應(yīng)用日益廣泛。添加濕潤(rùn)劑除塵機(jī)理：濕潤(rùn)劑是于親水基和疏水基兩種不同性質(zhì)基團(tuán)組成的化合物，溶于水后其分子完全被水分子包圍，親水基端被水分子吸引，疏水基一端被水分子排斥，在水溶液表面形成界面吸附層，而使水與

10、空氣接觸面積大大縮小，導(dǎo)致水的表面張力降低，同時(shí)伸向空氣的疏水基與粉塵粒子之間有吸附件用，而把塵粒帶入水中，得到充分濕潤(rùn)。添加濕潤(rùn)劑還可應(yīng)用于其它各種濕式作業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如用于噴霧降塵。2.1.2 泡沫除塵20世紀(jì)70年代中期，英國(guó)最先開(kāi)展有關(guān)泡沫除塵的研究，此后，美國(guó)、前蘇聯(lián)、前西德、日本等國(guó)相繼進(jìn)行了試驗(yàn)與研究，取得了一定的成果。近年來(lái)，中國(guó)已在潞安、汾西、鐵法等礦務(wù)局進(jìn)行了研究與試驗(yàn)，取得了良好效果。泡沫除塵原理：利用表面活性劑的特點(diǎn)，使其與水一起通過(guò)泡沫發(fā)生器，產(chǎn)生大量的高倍數(shù)的空氣機(jī)械泡沫，利用無(wú)空隙的泡沫體覆蓋和遮斷塵源。泡沫除塵原理包括攔截、粘附、濕潤(rùn)、沉降等，幾乎可以捕集所有與之

11、相遇的粉塵，尤其對(duì)微細(xì)粉塵具有更強(qiáng)的聚集能力。泡沫的產(chǎn)生有化學(xué)方法和物理方法兩種，除塵的泡沫一般是物理方法的，屬機(jī)械泡沫。泡沫除塵可應(yīng)用于綜采機(jī)組、掘進(jìn)機(jī)組、帶式運(yùn)輸機(jī)以及塵源較固定的地點(diǎn)，一般泡沫除塵效果較高，可達(dá)90%以上，尤其是對(duì)降低呼吸性粉塵效果顯著。213磁化水降塵目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)水系磁化技術(shù)的應(yīng)用日趨廣泛，水系磁化這門邊緣學(xué)科引起各領(lǐng)域的高度重視。前蘇聯(lián)最先進(jìn)行了磁化水除塵試驗(yàn)，并與常水降塵率進(jìn)行了對(duì)比，其平均降塵率可提高8.15%21.08% 。中國(guó)是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始在井下進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究的。磁化水降塵原理：水經(jīng)磁化后，物理化學(xué)性質(zhì)可發(fā)生暫時(shí)的變化。水的粘度減低，吸附能力、溶

12、解能力及滲透能力增加，再加上水珠變小，有利于提高水的霧化程度，增加與粉塵的接觸機(jī)會(huì)，提高降塵效率。磁化水除塵優(yōu)點(diǎn)包括：設(shè)備簡(jiǎn)單、安裝方便、性能可靠，成本低，易于實(shí)施。除上述理化除塵方法外，國(guó)內(nèi)外一些粉塵研究部門還在探討超聲波除塵、電離水除塵、荷電水霧降塵技術(shù)等，均取得了一定的進(jìn)展和成效。通過(guò)以上的實(shí)習(xí)內(nèi)容,就煤礦綜合除塵來(lái)說(shuō).礦山綜合防塵是指采用各種技術(shù)手段減少礦山粉塵的產(chǎn)生量、降低空氣中的粉塵濃度，以防止粉塵對(duì)人體、礦山等產(chǎn)生危害的措施。多年來(lái)我國(guó)煤礦一直側(cè)重于對(duì)礦塵污染的末端治理，多采用以風(fēng)水為主的防塵技術(shù)措施，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，認(rèn)識(shí)到從礦塵的源頭抓起，控制礦塵源并減少礦塵源的產(chǎn)生以

13、及實(shí)行生產(chǎn)的全過(guò)程控制是解決礦塵問(wèn)題的根本途徑。首先必須改革工藝設(shè)備和工藝操作方法，從根本上杜絕和減少有害物的產(chǎn)生以消除或控制塵源。在此基礎(chǔ)上再采用合理的通風(fēng)除塵措施，建立嚴(yán)格的檢查管理制度，這樣才能有效地防治粉塵。大體上煤礦目前綜合防塵技術(shù)措施包括技術(shù)措施和組織措施兩個(gè)方面，其基本內(nèi)容為通風(fēng)除塵、濕式作業(yè)、密閉抽塵、凈化風(fēng)流、個(gè)體防護(hù)及一些特殊的除、降塵措施；科學(xué)管理、建立規(guī)章制度，加強(qiáng)宣傳教育，定期進(jìn)行測(cè)塵和健康檢查。下面主要討論有關(guān)技術(shù)措施方面的內(nèi)容。2.2 通風(fēng)除塵通風(fēng)除塵是指通過(guò)風(fēng)流的流動(dòng)將井下作業(yè)點(diǎn)的懸浮礦塵帶出，降低作業(yè)場(chǎng)所的礦塵濃度，因此搞好礦井通風(fēng)工作能有效地稀釋和及時(shí)地排出

14、礦塵。決定通風(fēng)除塵效果的主要因素是風(fēng)速及礦塵密度、粒度、形狀、濕潤(rùn)程度等。風(fēng)速過(guò)低，粗粒礦塵將與空氣分離下沉，不易排出；風(fēng)速過(guò)高，能將落塵揚(yáng)起，增大礦內(nèi)空氣中的粉塵濃度。因此，通風(fēng)除塵效果是隨風(fēng)速的增加而逐漸增加的，達(dá)到最佳效果后，如果再增大風(fēng)速，效果又開(kāi)始下降。排除井巷中的浮塵要有一定的風(fēng)速。我們把能使呼吸性粉塵保持懸浮并隨風(fēng)流運(yùn)動(dòng)而排出的最低風(fēng)速稱為最低排塵風(fēng)速。同時(shí)，我們把能最大限度排除浮塵而又不致使落塵二次飛揚(yáng)的風(fēng)速稱為最優(yōu)排塵風(fēng)速。一般來(lái)說(shuō)，掘進(jìn)工作面的最優(yōu)風(fēng)速為0.40.7m/，機(jī)械化采煤工作面為1.52.5m/。規(guī)程規(guī)定的采掘工作面最高容許風(fēng)速為4m/，不僅考慮了工作面供風(fēng)量的要

15、求，同時(shí)也充分考慮到煤、巖塵的二次飛揚(yáng)問(wèn)題。隨著掘進(jìn)機(jī)械化水平的提高，掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量和產(chǎn)塵量急劇上升，單一的壓入式通風(fēng)方式將會(huì)使大量的粉塵吹出工作面，造成有人工作的巷道及回風(fēng)系統(tǒng)被嚴(yán)重污染，直接影響著工人的身體健康。由工作面吹出來(lái)的粉塵逐漸沉積下來(lái)也是礦井安全的一大隱患。故單一的壓入式通風(fēng)方式已不能適應(yīng)除塵要求?？刹捎靡韵聝煞N通風(fēng)除塵系統(tǒng)：長(zhǎng)壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)和長(zhǎng)抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)。221長(zhǎng)壓短抽除塵系統(tǒng)該系統(tǒng)以壓入式通風(fēng)為主，在工作面附近以短抽方式將工作面的含塵空氣吸入除塵器就地凈化處理（如圖1-1）。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：通風(fēng)設(shè)備簡(jiǎn)單，風(fēng)筒成本低，管理容易；新鮮風(fēng)流呈射流狀作用到工作面，作

16、用距離長(zhǎng)，容易排除工作面局部瓦斯積聚和滯留粉塵；通風(fēng)和除塵系統(tǒng)相互獨(dú)立，在任何情況下不會(huì)影響通風(fēng)系統(tǒng)正常工作，安全性能好等。缺點(diǎn)是：巷道內(nèi)仍有一。定程度的粉塵污染，除塵設(shè)備移動(dòng)頻繁。這種系統(tǒng)主要適用于機(jī)械化掘進(jìn)工作面。長(zhǎng)抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)該系統(tǒng)以長(zhǎng)距離抽風(fēng)的方式將工作面的含塵空氣抽出，經(jīng)安置在巷道回風(fēng)流中的除塵局部通風(fēng)機(jī)凈化排至巷道。如果回風(fēng)巷是不行人的巷道，便可改用抽出式局部通風(fēng)機(jī)直接將含塵風(fēng)流抽入回風(fēng)流，如圖1-2所示。長(zhǎng)抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)又可分為以下兩種形式：（1）前抽后壓通風(fēng)除塵系統(tǒng)，如圖1-3所示，主要適用于機(jī)掘工作面。（2）前壓后抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)，如圖1-4所示，主要適用于炮掘工作面，對(duì)錨噴

17、支護(hù)巷道效果甚好。長(zhǎng)抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)具有進(jìn)入巷道的新鮮風(fēng)流不受污染、勞動(dòng)條件好的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：抽出式風(fēng)筒大，成本高，阻力大，要求局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量大、負(fù)壓高；風(fēng)筒中會(huì)產(chǎn)生粉塵沉積和積水現(xiàn)象，維護(hù)管理較復(fù)雜；風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口的抽風(fēng)作用范圍小。圖1-1 長(zhǎng)壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng) 圖1-2 長(zhǎng)抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)1 長(zhǎng)壓局部通風(fēng)機(jī)； 2除塵局部通風(fēng)機(jī)；lr壓入式風(fēng)筒口距工作面的距離； 1除塵局部通風(fēng)機(jī)lc抽出式風(fēng)筒口距工作面的距離；ld壓入式風(fēng)筒口與除塵器重疊段距離 圖1-3 前抽后壓通風(fēng)除塵系統(tǒng) 圖1-4 前壓后抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)1除塵局部通風(fēng)機(jī)； 2壓入式局部通風(fēng)機(jī)1除塵局部通風(fēng)機(jī)； 2壓入式局部通風(fēng)機(jī)2.2.1.3

18、通風(fēng)工藝要求（1）壓、抽風(fēng)筒口相互位置的關(guān)系，包括：長(zhǎng)壓短抽時(shí)：lr5S（S為巷道段面積）；ld2S；lc4m。前抽后壓時(shí)：lr5S（S為巷道段面積）；ld一般1020m；lc4m。前壓后抽時(shí)：lr5m；ld一般1020m；lc>30m。（2）壓、抽風(fēng)量的配合，包括：長(zhǎng)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)。長(zhǎng)抽短壓時(shí)：抽出式風(fēng)筒入口風(fēng)量應(yīng)比壓入式風(fēng)筒出口風(fēng)量大20%50%，以保證重疊段區(qū)域內(nèi)巷道的風(fēng)速不低于煤礦安全規(guī)程的規(guī)定。抽出風(fēng)量是保證吸塵效果的主要參數(shù)，抽出風(fēng)量大，對(duì)工作面的排塵效果好；反之，會(huì)影響工作面的排塵效果。一般根據(jù)除塵

19、和工作面通風(fēng)的需要，綜合考慮壓、抽風(fēng)量。（3）長(zhǎng)壓局部通風(fēng)機(jī)和長(zhǎng)抽除塵局部通風(fēng)機(jī)的安裝位置，包括：長(zhǎng)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。長(zhǎng)抽或長(zhǎng)抽短壓除塵局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)安裝在掘進(jìn)巷道回風(fēng)側(cè)，距巷道口距離大于10m。當(dāng)以排除瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)時(shí)應(yīng)采用壓入式通風(fēng)；而當(dāng)以排除粉塵為主的井筒掘進(jìn)時(shí)，宜采用抽出式通風(fēng)。2.3 濕式作業(yè)濕式作業(yè)是利用水或其它液體，使之與塵粒相接觸而捕集粉塵的方法，它是礦井綜合防塵的主要技術(shù)措施之一，具有所需設(shè)備簡(jiǎn)單、使用方便、費(fèi)用較低和除塵效果較好等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是增加了工作場(chǎng)所的濕度，惡化了工作環(huán)境，能影響煤礦產(chǎn)品的質(zhì)量，除缺水和嚴(yán)寒地區(qū)

20、外，一般煤礦應(yīng)用較為廣泛，我國(guó)煤礦較成熟的經(jīng)驗(yàn)是采取以濕式鑿巖為主，配合噴霧灑水、水封爆破和水炮泥以及煤層注水等防塵技術(shù)措施。231濕式鑿巖、鉆眼該方法的實(shí)質(zhì)是指在鑿巖和打鉆過(guò)程中，將壓力水通過(guò)鑿巖機(jī)、鉆桿送入并充滿孔底，以濕潤(rùn)、沖洗和排出產(chǎn)生的礦塵。在煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，井巷掘進(jìn)產(chǎn)生的粉塵不僅量大，而且分散度高，而掘進(jìn)過(guò)程中的礦塵又主要來(lái)源于鑿巖和鉆眼作業(yè)。據(jù)實(shí)測(cè)：干式鉆眼產(chǎn)塵量約占掘進(jìn)總產(chǎn)塵量的8085，而濕式鑿巖的降塵率可達(dá)90左右，并能提高鑿巖速度1525。因此，濕式鑿巖、鉆眼能有效降低掘進(jìn)工作面的產(chǎn)塵量。232灑水及噴霧灑水灑水降塵是用水濕潤(rùn)沉積于煤堆、巖堆、巷道周壁、支架等處的礦塵。當(dāng)

21、礦塵被水濕潤(rùn)后，塵粒間會(huì)互相附著凝集成較大的顆粒，附著性增強(qiáng)，礦塵就不易飛起。在炮采炮掘工作面放炮前后灑水，不僅有降塵作用，而且還能消除炮煙、縮短通風(fēng)時(shí)間。煤礦井下灑水，可采用人工灑水或噴霧器灑水。對(duì)于生產(chǎn)強(qiáng)度高、產(chǎn)塵量大的設(shè)備和地點(diǎn)，還可設(shè)自動(dòng)灑水裝置。多用于濕式鑿巖、濕式鉆眼等作業(yè)和煤巖的裝、運(yùn)作業(yè)。噴霧灑水是用水捕捉懸浮于空氣中礦塵的技術(shù)措施。噴霧灑水的工作機(jī)理是：將壓力水通過(guò)噴霧器（又稱噴嘴），在旋轉(zhuǎn)或（及）沖擊的作用下，使水流霧化成細(xì)微的水滴噴射于空氣中；在霧體作用范圍內(nèi)，高速流動(dòng)的水滴與浮塵碰撞接觸后，塵粒被濕潤(rùn)，在重力作用下下沉；高速流動(dòng)的霧體將其周圍的含塵空氣吸引到霧體內(nèi)濕潤(rùn)下

22、沉；將已沉落的塵粒濕潤(rùn)粘結(jié)，使之不易飛揚(yáng)。影響噴霧灑水捕塵效率的主要因素包括霧體的分散度、水滴與塵粒的相對(duì)速度、水壓、單位體積空氣的耗水量、粉塵的密度、空氣含塵濃度和粉塵的濕潤(rùn)性等。主要包括采掘機(jī)械的內(nèi)、外噴霧灑水和井巷定點(diǎn)噴霧灑水。掘進(jìn)機(jī)噴霧灑水掘進(jìn)機(jī)噴霧分內(nèi)外兩種。外噴霧多用于捕集空氣中懸浮的礦塵，內(nèi)噴霧則通過(guò)掘進(jìn)機(jī)切割機(jī)構(gòu)上的噴嘴向割落的煤巖處直接噴霧，在礦塵生成的瞬間將其抑制。掘進(jìn)機(jī)的外噴霧采用高壓噴霧時(shí)，高壓噴嘴安裝在掘進(jìn)機(jī)截割臂上，啟動(dòng)高壓泵的遠(yuǎn)程控制按鈕和噴霧開(kāi)關(guān)均安裝在掘進(jìn)機(jī)司機(jī)操縱臺(tái)上。掘進(jìn)機(jī)截割時(shí)，開(kāi)動(dòng)噴霧裝置；掘進(jìn)機(jī)停止工作時(shí)，關(guān)閉噴霧裝置。233水炮泥和水封爆破水炮泥就

23、是將裝水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼內(nèi)，爆破時(shí)水袋破裂，部分水借助于爆破產(chǎn)生的壓力壓入煤層裂隙中濕潤(rùn)煤體，部分水在高溫高壓下汽化；放煙后，溫度降低，水蒸氣冷卻成霧滴，碰撞、濕潤(rùn)塵粒，從而達(dá)到降塵的目的。采用水炮泥比單純用土炮泥時(shí)的礦塵濃度低20%50，尤其是呼吸性粉塵含量有較大的減少。水炮泥的塑料袋是用無(wú)毒、不燃的聚乙烯塑料薄膜熱壓成型的，有一定的強(qiáng)度。水袋封口是關(guān)鍵，目前使用的自動(dòng)封口水袋。裝滿水后，和自行車內(nèi)胎的氣門芯一樣，能將袋口自行封閉。水封爆破是將炮眼的爆藥先用一小段炮泥填好，然后再給炮眼口填一小段炮泥填好，兩段炮泥之間的空間，插入細(xì)注水管注水，注滿后抽出注水管，并將炮泥上的小孔

24、堵塞。2.4 凈化風(fēng)流凈化風(fēng)流是使井巷中含塵的空氣通過(guò)一定的設(shè)施或設(shè)備，將礦塵捕獲的技術(shù)措施。目前使用較多的是水幕和濕式除塵裝置。241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(wú)斷裂破碎的巷道段內(nèi)。一般安設(shè)位置為：礦井總?cè)腼L(fēng)流凈化水幕：距井口20100m巷道 內(nèi)； 圖1-5 巷道水幕示意采區(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) 掘進(jìn)回風(fēng)流凈化水幕：距工作

25、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)。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。在徐州董莊礦曾做過(guò)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。 242濕式除塵裝置除塵裝置（或除塵器）是指把氣流或空氣中含有的固體粒子分離并捕集起來(lái)的裝量，又稱集塵器或捕塵器。根據(jù)是否利用水或其他液體，除塵裝置可分為干式和濕式兩大類。煤礦一般采用濕式除塵裝置

26、，其工作原理是通過(guò)塵粒與液滴的慣性碰撞進(jìn)行除塵。2.5 個(gè)體防護(hù)個(gè)體防護(hù)是指通過(guò)佩戴各種防護(hù)面具以減少吸入人體粉塵的一項(xiàng)補(bǔ)救措施。個(gè)體防護(hù)的用具主要有防塵口罩、防塵風(fēng)罩、防塵帽、防塵呼吸器等，其目的是使佩戴者能呼吸凈化后的清潔空氣而不影響正常工作。礦井要求所有接觸粉塵作業(yè)人員必須佩戴防塵口罩，對(duì)防塵口罩的基本要求是：阻塵率高，呼吸阻力和有害空間小，佩戴舒適，不妨礙視野，普通紗布口罩阻塵率低，呼吸阻力大，潮濕后有不舒適的感覺(jué)，應(yīng)避免使用。防塵安全帽防治效果較好，它可以截留99%以上的粉塵。此外壓風(fēng)呼吸器是一種隔絕式的新型個(gè)人和集體呼吸的防護(hù)裝置。它利用的礦井壓縮空氣，在經(jīng)離心力作用脫去油霧和活性

27、炭吸附過(guò)濾等凈化過(guò)程后，經(jīng)減壓閥同時(shí)向多人均衡配氣以供呼吸。個(gè)體防護(hù)不可以也不能完全代替其他防塵技術(shù)措施。鑒于目前絕大部分礦井尚未達(dá)到國(guó)家規(guī)定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的情況，采取一定的個(gè)體防護(hù)措施是必要的。目前，傳統(tǒng)的內(nèi)外噴霧除塵技術(shù)還存在著可靠性低效果差等問(wèn)題，而體積龐大的巷道除塵風(fēng)機(jī)又因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用工作面面積的空間大，費(fèi)用高而難以在只有中小斷面的我國(guó)廣泛使用；降塵技術(shù)隨使部分粉塵降于地面，但是爆破和其他震動(dòng)沖擊仍能使大量粉塵在短時(shí)間內(nèi)飛揚(yáng)，達(dá)到爆炸濃度而發(fā)生爆炸；而為了減少落塵的爆炸性危害而采取的防爆措施，無(wú)疑會(huì)使生產(chǎn)成本增加。在這五類防塵措施中，減塵措施是防塵工作治本性措施，是實(shí)現(xiàn)粉塵濃度達(dá)到國(guó)家標(biāo)

28、準(zhǔn)的根本措施，在礦井防塵技術(shù)措施中應(yīng)優(yōu)先考慮采用。 3 除塵方案確定的原則除塵方案的確定，就是選擇最優(yōu)的除塵系統(tǒng)，在滿足除塵要求的條件下，盡量做到除塵設(shè)備的最佳配置，綜合考慮各種因素，盡量滿足技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理。4.1除塵系統(tǒng)的選擇除塵系統(tǒng)的分類及特點(diǎn)按除塵系統(tǒng)的配置特點(diǎn)和規(guī)?？煞譃椋?）就地除塵系統(tǒng)。除塵設(shè)備直接置于生產(chǎn)粉塵的設(shè)備上，基本不需要除塵管道。2）分散除塵系統(tǒng)。把就近性質(zhì)相同的產(chǎn)塵點(diǎn)用管道連接起來(lái)，共用一臺(tái)除塵設(shè)備和除塵風(fēng)機(jī)，是目前較為常用的除塵系統(tǒng)。3）集中除塵系統(tǒng)。把整個(gè)巷道或者幾個(gè)巷道的產(chǎn)塵點(diǎn)聯(lián)結(jié)與一個(gè)除塵系統(tǒng)，共用一臺(tái)除塵設(shè)備和風(fēng)機(jī)，是目前常用的除塵系統(tǒng)。按常用的除塵設(shè)備可分為

29、： 1）干式除塵系統(tǒng)。除塵設(shè)備用干式除塵器（旋風(fēng)除塵器、電除塵器、袋式除塵器）不需要水和其他介質(zhì)做除塵介質(zhì)。2）濕式除塵系統(tǒng)。除塵設(shè)備常用濕式除塵器（沖激式除塵器、文氏除塵器、水膜除塵器）需要水或其他介質(zhì)做除塵介質(zhì)。3）干濕結(jié)合除塵系統(tǒng)。干式除塵器和濕式除塵器聯(lián)合使用。按除塵設(shè)備的級(jí)數(shù)可分為： 1）單級(jí)除塵系統(tǒng)：除塵設(shè)備采用單級(jí)。目前工程上采用的絕大多數(shù)為此類除塵系統(tǒng)。2）多級(jí)除塵系統(tǒng)：除塵設(shè)備采用二級(jí)或二級(jí)以上的除塵器，只有在單級(jí)不能滿足排氣標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才采用多級(jí)。按除塵設(shè)備和風(fēng)機(jī)的位置可分為：1）負(fù)壓除塵系統(tǒng)。除塵器位于通風(fēng)機(jī)之前。通過(guò)通風(fēng)機(jī)的氣體已經(jīng)經(jīng)過(guò)除塵設(shè)備，含塵濃度變低，這樣通風(fēng)機(jī)所受的

30、阻力大大降低，運(yùn)行壽命長(zhǎng)，適用于處理初濃度高的含塵氣體。2）正壓除塵系統(tǒng)。除塵器位于通風(fēng)機(jī)之后?？梢越档湍芎?，但通風(fēng)機(jī)所受的阻力加大，主要適用于處理初濃度低的含塵氣體。除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1）對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行合理的劃分和規(guī)劃。2）采用適宜的塵源密閉罩或粉塵捕集設(shè)備，并且要符合各礦的實(shí)際情況。3）根據(jù)粉塵的性質(zhì)和氣體的特性，采用適宜的除塵器和除塵風(fēng)機(jī)。4）合理地設(shè)計(jì)和布局除塵管道，除塵器，除塵風(fēng)機(jī)5）對(duì)分散和集中的除塵系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置必要的調(diào)節(jié)閥門，以保證各揚(yáng)塵點(diǎn)的風(fēng)量，還需要設(shè)置必要的電氣控制和輔助系統(tǒng)。6）據(jù)粉塵的性質(zhì)和氣體的特性，選擇合理的粉塵輸送設(shè)備。7）要盡可能采用節(jié)能技術(shù)，降低除塵系統(tǒng)的能

31、耗。8）要考慮設(shè)置必要的檢修和維護(hù)空間。除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟1）了解工藝流程，工藝設(shè)備及其配置情況，根據(jù)粉塵在工藝生產(chǎn)過(guò)程中的散發(fā)情況，確定密閉罩形式和抽風(fēng)點(diǎn)的位置。2）根據(jù)工藝設(shè)備的工作情況和密閉狀態(tài)，決定除塵點(diǎn)的風(fēng)量。3）根據(jù)工藝生產(chǎn)情況，抽風(fēng)點(diǎn)的位置和數(shù)量，劃分除塵系統(tǒng)。4）根據(jù)抽風(fēng)點(diǎn)氣體中所含粉塵的性質(zhì)、含塵濃度、井下空氣條件、掘進(jìn)工作面狀況，考慮除塵系統(tǒng)所要達(dá)到的具體環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，選擇凈化設(shè)備的形式及數(shù)量，并布置除塵器的具體位置。5）布置管道位置具體走向，繪制平斷面草圖和系統(tǒng)圖。6）計(jì)算系統(tǒng)摩擦阻力和局部阻力。7）選擇風(fēng)機(jī)和電機(jī)。8）選擇管道附件。9）繪制工程圖。4.2除塵設(shè)備的選用常用除

32、塵設(shè)備的分類及特點(diǎn)按除塵機(jī)理分類根據(jù)主要除塵機(jī)理的不同，目前常用的除塵器可以分為以下幾類：1）重力除塵，如重力沉降室；2）慣性除塵，如慣性除塵器；3）離心力除塵，如旋風(fēng)除塵器；4）過(guò)濾除塵，如袋式除塵器、顆粒程除塵器、纖維過(guò)濾器、紙過(guò)濾器；5）洗滌除塵，如自激式除塵器、臥式旋風(fēng)水膜除塵器；6）靜電除塵，如電除塵器。根據(jù)氣體凈化程度的不同，可以分為以下幾類：1）粗凈化 主要除掉粗大的塵粒，一般用作多極除塵的第一級(jí)。2）中凈化 主要用于通風(fēng)除塵系統(tǒng)，要求凈化后的空氣含塵濃度不超過(guò)100mg/m200mg/m。3）細(xì)凈化 主要用于通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)和再循環(huán)系統(tǒng)，要求凈化后的空氣含塵濃度不超過(guò)1m

33、g/m2mg/m。4）超凈化 主要除掉1m以下的細(xì)小塵粒，用于清潔度要求較高的潔凈房間，凈化后的空氣含塵濃度視工藝要求而定。除塵器工作機(jī)理除塵器的工作原理都是以作用力為理論基礎(chǔ)。根據(jù)力的性質(zhì)不同，設(shè)計(jì)出不同的除塵器。機(jī)械除塵器工作機(jī)理機(jī)械除塵器有沉降室，慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器三個(gè)類別。沉降室工作原理是利用的是重力，所謂重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力。在重力作用下含塵氣體的中的粉塵在沉降室被分離出來(lái)。慣性除塵器分離粉塵用的是慣性力。慣性力是反映物質(zhì)自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的力，受到外力時(shí)，物質(zhì)改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在相同的作用力下慣性小的物體比慣性大的物體容易改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即得到的加速度比較大，這對(duì)慣性小的粉塵分離是有

34、利的。旋風(fēng)除塵器利用的是離心力。所謂離心力是指做圓周運(yùn)動(dòng)的物體對(duì)施于它的向心分離力。它是依據(jù)在旋轉(zhuǎn)體的反作用力，利用離心力分離非均相系統(tǒng)的分離過(guò)程通稱離心分離。它是依據(jù)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中質(zhì)量大的、旋轉(zhuǎn)速度快的物質(zhì)獲得的離心力也大的原理進(jìn)行工作的。電除塵器工作機(jī)理電除塵器分離粉塵靠的是靜電力即庫(kù)侖力。除塵過(guò)程分為四個(gè)階段。1） 氣體分離：在電暈級(jí)與集塵級(jí)之間施加支流高電壓（40kv70kv），使放電級(jí)發(fā)生電暈放電，氣體分離，生成大量的自由電子和正離子。2） 粉塵荷電氣流通過(guò)電場(chǎng)空間時(shí)，自由電子、負(fù)離子與粉塵碰撞并附著其上，便實(shí)現(xiàn)了粉塵的荷電。3） 粉塵沉降荷電持塵在電場(chǎng)中受靜電力的作用被驅(qū)往集塵級(jí)，經(jīng)

35、過(guò)一定時(shí)間后達(dá)到集塵級(jí)表面，放出所帶電荷并沉集其上。4） 清灰 集塵級(jí)表面上的粉塵沉集到一定厚度后，用機(jī)械振打等方法將其清除掉，使之落入下部灰斗中。放電級(jí)也會(huì)附著少量粉塵，也需要進(jìn)行定時(shí)清灰。為保證靜電除塵器在高效率下運(yùn)行，必需將上述四個(gè)過(guò)程進(jìn)行得十分有效。袋式除塵器過(guò)濾機(jī)理袋式除塵器的過(guò)濾機(jī)理是一個(gè)綜合效應(yīng)的結(jié)果。粉塵一般由超細(xì)微粒到粗粒的各粒徑按一定分散度曲線分布的。雖然濾布纖維間的孔隙也許大于100mm以上，但織物過(guò)濾卻能捕集微粒粒子，過(guò)濾機(jī)理各種效應(yīng)是重力、篩濾、慣性碰撞、鉤附效應(yīng)和擴(kuò)散與靜電吸引。當(dāng)含塵氣流流經(jīng)濾布時(shí)，比濾布空隙大的顆粒，由于重力作用沉降了或因慣性作用被纖維擋住了，比

36、濾布空隙小的顆粒和濾布的纖維發(fā)生碰撞后或經(jīng)過(guò)時(shí)被纖維鉤附在濾袋表面（即鉤附效應(yīng)）。較小的粒子，因分子間的布朗運(yùn)動(dòng)留在濾布的表面和空隙中，最微小的離子則可能隨氣流一起流經(jīng)濾布跑掉了。濕式除塵器的工作原理濕式除塵器的除塵原理屬于短程機(jī)制，主要是除塵器內(nèi)含塵氣體與水接觸有如下過(guò)程：溫暖粒與預(yù)先分散的水膜或霧狀液相接觸；含塵氣體沖擊水層產(chǎn)生鼓泡形成細(xì)小水滴或水膜；較大的粒子（如大于1mm）在與水滴碰撞時(shí)被捕集，捕集效率取決于粒子的慣性及擴(kuò)散程度。因?yàn)樗闻c氣流間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并由于水滴周圍有環(huán)境氣膜作用，所以氣體與水滴接近時(shí)，氣體改變流向繞過(guò)水滴，而塵粒受慣性力和擴(kuò)散的作用，保持原軌跡運(yùn)動(dòng)與水滴相撞。這

37、樣，在范圍內(nèi)塵粒都有可能與水滴相撞，然后由于水的作用凝聚成大顆粒，被水流帶起。這說(shuō)明，水滴小而多，比表面積大，接觸塵粒機(jī)會(huì)就多，產(chǎn)生碰撞、擴(kuò)散、凝聚效率也高。塵粒的容重、粒徑與水滴的相對(duì)速度越大，碰撞凝聚效率越高；而液體的黏度、表面張力越大，水滴直徑大，分散得不均勻，碰撞凝聚越低。實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，親水性粒子比疏水性粒子容易捕集，這是因?yàn)橛H水性粒子容易通過(guò)水膜的緣故。此外，當(dāng)塵粒直徑和密度小，除塵效率明顯降低。為了解決疏水性粉塵和細(xì)微粒子效率低的問(wèn)題，可以往水中加入某些藥劑來(lái)提高除塵效率。常用除塵器的選用原則除塵設(shè)備的選擇正確與否，是除塵系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，必須根據(jù)粉塵的排放要求、工藝參數(shù)、廢氣

38、的性質(zhì)、粉塵性質(zhì)、除塵設(shè)備的性能、經(jīng)濟(jì)條件和管理水平進(jìn)行充分的調(diào)查研究，結(jié)合分析，選用適當(dāng)?shù)男问降某龎m設(shè)備，并規(guī)定其型號(hào)，應(yīng)按以下原則選用。粉塵的性質(zhì)如粉塵的粒徑分布、濃度、粘附性、吸濕性、浸潤(rùn)性、水硬性、比電阻、爆炸性和纖維性等。1）大顆粒部分可采用慣性除塵器、旋風(fēng)除塵器；對(duì)細(xì)小的顆粒可用袋式除塵器和電除塵器。2）對(duì)與袋式除塵器，入口煙氣的含塵濃度在0.215g/m3為宜，電除塵器在30 g/m3為宜，如入口粉塵的含塵濃度過(guò)高可考慮采用二級(jí)除塵系統(tǒng)，第一級(jí)采用慣性或旋風(fēng)除塵器。3）對(duì)于纖維性和粘附性粉塵，不宜采用電除塵器。4）對(duì)低比電阻和高比電阻的粉塵不宜采用電除塵器。5）對(duì)水硬性粉塵不宜采

39、用濕式除塵器。6）對(duì)親水性粉塵，通常采用濕式除塵器。含塵氣體的性質(zhì)如溫度、濕度、氣體流量和成分等。1）溫度變化較大且含濕量較大的氣體，不宜采用干式除塵設(shè)備。2）氣體流量變化較大的，不宜采用旋風(fēng)除塵器、電除塵器，宜采用袋式除塵器。3）處理可燃性和爆炸性氣體，要采取一定的安全措施，可采用袋式除塵器和電除塵器。4）要求排入大氣的粉塵濃度，要根據(jù)排入大氣的粉塵濃度和除塵設(shè)備入口的濃度，確定適宜的除塵設(shè)備。5）除塵設(shè)備的一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用。6）與除塵設(shè)備相配套的而消耗的氣體介質(zhì)情況如：水、壓縮空氣和電等，壓縮空氣氣源不穩(wěn)定，質(zhì)量不好不宜采用脈沖袋式除塵器。7）除塵設(shè)備的維護(hù)管理繁簡(jiǎn)程度和用戶管理水平。

40、8）粉塵是否有回收價(jià)值，有較高回收價(jià)值的粉塵宜采用干式除塵設(shè)備。除塵器的性能及評(píng)價(jià)指標(biāo)1）除塵器處理量。2）除塵器的除塵效率及通過(guò)率。3）除塵器的壓力損失。4）除塵器的基建投資與運(yùn)行管理費(fèi)用。5）除塵器的使用壽命。6）除塵器的占地面積或占用空間體積的大小。常用除塵設(shè)備的維護(hù)除塵器及其附屬設(shè)備常因磨損、腐蝕、堵塞原因而引起設(shè)備穿孔、漏氣或堵塞，致使除塵效率下降，甚至造成事故。為使除塵器能長(zhǎng)期保持良好的性能，必須定期或不定期地對(duì)除塵器及其附屬設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)。5 掘進(jìn)工作面防塵設(shè)計(jì)5.1 工程概況四礦三水平主斜井聯(lián)絡(luò)巷于主斜井中部聯(lián)絡(luò)巷交岔點(diǎn)以北7.8米處開(kāi)口，開(kāi)口標(biāo)高-257m，施工坡度11&

41、#176;25。半圓拱形斷面，凈寬4550mm，凈高3000mm，S凈=11.4m2，S掘=14.1m2。設(shè)計(jì)工程量20m，過(guò)煤段采用架U36金屬棚子支護(hù),棚間距400mm,之后噴漿封閉。5.2 煤層及瓦斯根據(jù)地質(zhì)資料推算，開(kāi)口位置地面標(biāo)高+240m，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。頂板為細(xì)砂巖，底板為泥巖，煤層傾角7°9°，預(yù)計(jì)穿煤距離15m。根據(jù)瓦斯等級(jí)劃分，在四礦三水平地區(qū)-380 m以上的戊9-10為低沼煤層，。此次穿過(guò)的戊9-10煤層埋藏淺（底板標(biāo)高-257m）

42、，瓦斯含量較低，屬低沼煤層。但施工過(guò)程中按高沼煤層管理,因此，檢修道施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格加強(qiáng)瓦斯管理工作。5.3 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(guò)程的固有特性,掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)巷道的作業(yè)過(guò)程既是一個(gè)產(chǎn)塵的過(guò)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(guò)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(guò)程中暴露出來(lái),形成粉塵.（4

43、） 隨著進(jìn)風(fēng)流帶入機(jī)掘工作面的塵粒。對(duì)于這個(gè)量可以通過(guò)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(kāi)采作業(yè)過(guò)程中或通風(fēng)過(guò)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(guò)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，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

44、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(guò)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(guò)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(kāi)始失穩(wěn)擴(kuò)展，當(dāng)截齒載荷達(dá)到臨界值時(shí)，裂紋開(kāi)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(lái)。2 人工風(fēng)鉆打眼產(chǎn)生的粉塵。4 爆破時(shí)產(chǎn)生炮煙的煙塵。5 笆斗機(jī)裝運(yùn)巖塊所蕩起的粉塵。 2007年3月10日2007年3月22日隨工程進(jìn)度的測(cè)塵的數(shù)據(jù)如下表所示2007年3月10日2007年3月22日隨工程進(jìn)度的測(cè)塵表 地點(diǎn)煤巖別掘進(jìn)機(jī)作業(yè)操作掘進(jìn)機(jī)打眼

45、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三水平斜井聯(lián)絡(luò)巷巖1.82.41.81.51.91.41.61.91.40.8四礦三水平斜井聯(lián)絡(luò)巷巖1.72.51.91.51.91.51.81.71.60.7四礦三水平斜井聯(lián)絡(luò)巷煤8.19.58.38.58.68.27.96.9四礦三水平斜井聯(lián)絡(luò)巷煤7.810.59.28.397.88.96.9四礦三水平斜井聯(lián)絡(luò)巷煤8.39.87.48.18.48.27.67.3四礦三水平斜井聯(lián)絡(luò)巷煤7.99.97.788.48.47.57.7四礦三水平斜井聯(lián)絡(luò)巷煤7.89.97.68.38.48.18.56.5四礦三水平斜井聯(lián)絡(luò)巷煤9.68.77

46、.68.68.38.87.8四礦三水平斜井聯(lián)絡(luò)巷煤10.18.98.59.27.48.37.5四礦三水平斜井聯(lián)絡(luò)巷煤128.59.29.98.58.57.4四礦三水平斜井聯(lián)絡(luò)巷煤108.58.69.27.98.48.2四礦三水平斜井聯(lián)絡(luò)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(wú)機(jī)塵，具有親水性，礦塵粒度、分散度大，分散度約為60%80%。5.4 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(lái)越不能滿足生產(chǎn)的需要。5.4.1 掘進(jìn)工作面掌子頭（3至5米）處的除塵方案。礦井通風(fēng)

47、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。 5.4.1.1 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(duì)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(kāi)

48、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(guò)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)到沉降速度作等速沉降時(shí)，加速度為零。的球形矽塵在靜讓空氣中()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(jiàn)表450在礦井生產(chǎn)中，由于擴(kuò)散作用將增

49、加寧氣中的粉塵濃度，而對(duì)降塵措施產(chǎn)生不利影響。擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算方法如下：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；擴(kuò)散系數(shù)，c計(jì)人；波爾茲曼常數(shù)：KLR氣體常數(shù)，8205cm atm(mol·K)；N阿弗加德羅常數(shù)，mol (602×)T絕對(duì)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)

50、塵過(guò)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?。它包括慣性運(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(guò)程，采取相應(yīng)措施，盡量減小其對(duì)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(guò)空氣拋出，然后由于空氣的摩擦阻力，塵粒運(yùn)動(dòng)速

51、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)20，=4.0 ，計(jì)算不同時(shí)間內(nèi)的塵粒拋射速度及水平運(yùn)動(dòng)距離的數(shù)值。5.4.1.2 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(duì)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(duì)粉塵的懸浮沒(méi)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

52、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：式中 a巷道或管路的摩擦阻力，

53、。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，對(duì)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57的粉塵在無(wú)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(shuō)明增加風(fēng)量，稀釋作用是主要的。當(dāng)風(fēng)速

54、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，說(shuō)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(lái)，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(lái)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(rùn)程度、附著情況等許多因素的影響。根據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)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