掘進(jìn)機(jī)在非煤礦山應(yīng)用中的產(chǎn)塵治理

李在永 ，吳 昊 ，劉柄蘊(yùn)

1.沈陽萬益安全科技有限公司，遼寧 沈陽 110015

2.重慶市城市建設(shè)管理學(xué)校，重慶 401147

某礦業(yè)公司在擴(kuò)建工程中，為了趕工期而進(jìn)行一系列的連續(xù)作業(yè)，因此,在井下產(chǎn)生了大量的塵埃。該公司在非煤礦山第一次使用巷道掘進(jìn)機(jī)，主要用于中段巷道的掘進(jìn)，然而在生產(chǎn)過程中產(chǎn)塵量相當(dāng)高，由于傳統(tǒng)的一些防塵技術(shù)不能有效地減少和抑制粉塵的產(chǎn)生，其結(jié)果是工人們的可視距離小，生產(chǎn)也是時斷時續(xù)，從而嚴(yán)重地制約了掘進(jìn)機(jī)的有效性。見于此，筆者建議采用高壓水流的霧化降塵技術(shù)和高效濕式的除塵技術(shù)，從源頭上改善工人們的作業(yè)環(huán)境，讓掘進(jìn)機(jī)真正發(fā)揮自己的優(yōu)勢，從而進(jìn)一步地提高井巷的掘進(jìn)效率。

1 掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)塵量與產(chǎn)塵的特點

1.1 掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)塵量

在掘進(jìn)機(jī)開始使用的時候，作業(yè)面有效距離分別為20m、15m、5m時的測定結(jié)果為：呼吸性粉塵4.8mg/m3、6.7mg/m3、7.8mg/m3，產(chǎn)生的總塵埃量分別為 51mg/m3、66mg/m3、169mg/m3，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家所規(guī)定的礦山粉塵的具體標(biāo)準(zhǔn)值10mg/m3和2mg/m3。

1.2 掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)塵特點

根據(jù)現(xiàn)場實際考察發(fā)現(xiàn)，引發(fā)產(chǎn)塵量多少與粉塵濃度變化的因素主要是懸臂的位置、巖石的性質(zhì)、切割頭力學(xué)參數(shù)、噴霧灑水強(qiáng)度以及切割頭距底板工作高度等。所有的粉塵在工程項目的工作面上都是以不均勻的形態(tài)所分布，主要是以氣浪狀和注射狀為主，散發(fā)進(jìn)大氣從而彌漫和充斥這整個工作面。在無風(fēng)的情況下進(jìn)行作業(yè)，其所產(chǎn)生的含塵氣流，以平均速度0.5m～1.0 m/s向外噴射，若不能進(jìn)行有效的處理，該氣流就可能會導(dǎo)致作業(yè)人員在短時間內(nèi)窒息，司機(jī)因為長時間處于混濁氣流之中，無法準(zhǔn)確地操縱設(shè)備，所以嚴(yán)重地影響了掘進(jìn)機(jī)的有效工作效率。

2 掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)塵治理

2.1 井下常用綜合防塵措施

通常情況下，井下綜合防塵措施一般分為：濕式作業(yè)、通風(fēng)除塵、密閉抽塵、個體防護(hù)、凈化風(fēng)流等，不過這些措施在特殊情況下除塵效果并不明顯。結(jié)合掘進(jìn)機(jī)在工作中所具體產(chǎn)生的粉塵特點，尤其是切割上部巖面時，產(chǎn)生的粉塵量會更大，向四周擴(kuò)散的速度也比較大，結(jié)合這一特點，我們才提出采用高壓水流的霧化降塵技術(shù)和高效濕式的除塵技術(shù)。

2.2 高速高霧化水霧流降塵技術(shù)

1）高速高霧化水霧流系統(tǒng)主要是由高壓泵、過濾裝置、噴霧裝置與電控裝置所組成

2）技術(shù)參數(shù)的選用

（1）高壓泵

參照高壓噴嘴霧化水壓的具體要求，通常都是采用BP25/12裝置的噴霧泵；

（2）噴霧裝置

噴霧裝置的合理設(shè)計是提高噴霧降塵效果的前提保障，應(yīng)該充分依據(jù)掘進(jìn)機(jī)自身的噴霧系統(tǒng)特點，選用適合其發(fā)揮最大優(yōu)勢的裝備設(shè)置。實驗表明，設(shè)置8個高壓噴霧降塵噴嘴效果最佳，讓設(shè)備噴霧覆蓋整個截割頭，這樣就能減緩粉塵量的增加同時還能阻止粉塵迅速外流。門字結(jié)構(gòu)的噴霧裝置上，最好兩邊都焊接兩個傾角15°的噴嘴，確保噴霧角度，才能有效地覆蓋整個掘進(jìn)機(jī)的截割頭，這樣既減少了水霧對司機(jī)視野的影響還確保了最佳的噴霧效果；

（3）過濾裝置

不能忽視水路系統(tǒng)中的雜質(zhì)給高壓泵所帶來的噴嘴的堵塞和破壞，所以一定要在供水管路的系統(tǒng)上安置一個可以自動反復(fù)沖洗過濾的過濾裝置，技術(shù)參數(shù)：適用水壓≤4MPa，過濾能力≥200L/min，過濾精度≤10μm；

（4）電控系統(tǒng)

參考掘進(jìn)機(jī)的備用錨桿鉆機(jī)的實際電控系統(tǒng)容量，要根據(jù)實際作業(yè)情況，進(jìn)行重新的選用檢測的電流變送器的測量范圍、精度；

（5）供水管路

通過對掘進(jìn)機(jī)自身的供水管路的改進(jìn)和處理，通常會使用冷卻系統(tǒng)用水，一條引到高壓泵供噴霧系統(tǒng)使用，另一條為濕式除塵風(fēng)機(jī)使用，這樣不但能實現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的冷卻水的最少量，還能實現(xiàn)濕式噴霧除塵用水和除塵風(fēng)機(jī)用水的需要。

2.3 高效濕式就地凈化除塵處理技術(shù)

掘進(jìn)機(jī)工作的時候選用傳統(tǒng)的局部壓入式進(jìn)行通風(fēng)，風(fēng)機(jī)就能將新鮮氣流直接引入到工作面上，同時還形成了對操作工人的罩射，這樣解決了操作人員的通風(fēng)防塵問題，但是還是有大量的含塵氣體依然是通過新風(fēng)的稀釋和粉塵的高霧水的雙重影響而沉降，對巷道里的通風(fēng)和防塵效果都比較有限，不能從根本上解決工人們的防塵要求。

2.3.1 濕式振弦除塵風(fēng)機(jī)的選用

通常情況下，除塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)量越大，粉塵濃度的沉降就會越有效果。所以，通過不斷地加大循環(huán)風(fēng)量，可以有效地提高除塵風(fēng)機(jī)的降塵效率，有利于工作面的快速通風(fēng)。在實際工作中，因為掘進(jìn)機(jī)主要是用在紅頁巖中掘進(jìn)中，加上巷道斷面尺寸大，會選用“KCS-4088ZZ”礦用濕式振弦除塵風(fēng)機(jī)。

2.3.2 凈化除塵效果

掘進(jìn)機(jī)作業(yè)時能夠清楚地看到含塵氣流被吸入濕式除塵風(fēng)機(jī)口，經(jīng)除塵處理之后，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的含塵量就會明顯的降低，巷道的能見度得到進(jìn)一步的提高，從而大大減少了粉塵擴(kuò)散對巷道造成的二次污染；作業(yè)面在工作2min～3min以后，還是清晰可見得，從而確保了作業(yè)面的安全監(jiān)護(hù)，通過凈化除塵之后工人們的作業(yè)環(huán)境得到有效的改善。經(jīng)多次測試，除塵風(fēng)機(jī)出口處的粉塵濃度約為4mg/m3，掘進(jìn)機(jī)工人處的風(fēng)流經(jīng)新風(fēng)稀釋之后，粉塵濃度也降到了2.71mg/m3，再經(jīng)過一系列的個體防護(hù)，粉塵濃度就完全可以達(dá)到國家安全要求。

3 結(jié)論

通過采用高效濕式就地凈化除塵處理技術(shù)和高速高霧化水霧流降塵技術(shù)后，掘進(jìn)機(jī)作業(yè)面粉塵濃度經(jīng)國家環(huán)保部門的監(jiān)測和測量，掘進(jìn)機(jī)使用時測點距作業(yè)面距離分別為20m、15m、5m，測定的粉塵濃度依次為：1.8mg/m3、1.6mg/m3、2.0mg/m3，總塵分別為8.2mg/m3、9.7 mg/m3、9.2mg/m3，達(dá)到了國家規(guī)定的礦山粉塵標(biāo)準(zhǔn)。

[1]茅承覺.我國傘斷面巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM)發(fā)展的回顧與思考[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)管理，2008，5：81-84.

[2]徐明生，姚金蕊，等.懸臂式巷道掘進(jìn)機(jī)的選型研究[J].采礦技術(shù)，2008，8(2)：62-63.