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風(fēng)力打鉆防噴孔除塵設(shè)備的研發(fā)及應(yīng)用

文檔作者：黃淵躍黃覺劉非非徐全文檔來源： 1．湖南省煤炭科學(xué)研究院 2．湖南省瓦斯治理與利用工程研究中心 3．湖南安全技術(shù)中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月04日
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2016年第4l卷增刊1V01．4l Sup．1能源技術(shù)與管理En8強(qiáng)r Technolog)r aIld Managementdoi：10．3969，j．issn．1672-9943．2016．s1．006風(fēng)力打鉆躋聵孔除塵設(shè)備韻研發(fā)及應(yīng)用黃淵躍-，一，黃覺s，劉非非-．一，徐全-·：(1．湖南省煤炭科學(xué)研究院，湖南長沙410004；2．湖南省瓦斯治理與利用工程研究中心，湖南長沙4100043；3．湖南安全技術(shù)中心，湖南長沙410004)[摘要][關(guān)鍵詞]目前煤礦井下干式風(fēng)力打鉆作業(yè)工作量極大，產(chǎn)生的粉塵威脅不容忽視，特別是在發(fā)生大規(guī)模噴孔時(shí)危害更大。根據(jù)此種情況，開發(fā)設(shè)計(jì)了新型的防噴孔除塵一體化的設(shè)備，并在坦家沖礦2261—4工作面各巷道進(jìn)行工業(yè)性實(shí)驗(yàn)，在打鉆噴孔發(fā)生時(shí)基本保證了作業(yè)環(huán)境無塵工作及對(duì)工人與鉆具的安全防護(hù)。該封孔器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕巧方便，易拆卸轉(zhuǎn)運(yùn)，成本低，可以反復(fù)使用，具有廣泛的推廣意義。風(fēng)力打鉆；防噴孔除塵；除塵率；除塵效果[中圖分類號(hào)]TD714+．4[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1672．9943(2016)增刊1旬023旬20引 言隨著煤礦開采深度的不斷增加，地質(zhì)條件越來越復(fù)雜。在煤礦開拓開采的各種防突鉆孔、抽采鉆孑L等打鉆過程中，經(jīng)常需要進(jìn)行高壓風(fēng)力打鉆，特別是下行孔打鉆。為解決下行孔打鉆排渣問題，常采用干式鉆孔、壓風(fēng)排粉，致使現(xiàn)場(chǎng)施工鉆孔時(shí)粉塵四處飛揚(yáng)，工作地點(diǎn)回風(fēng)流中的平均粉塵質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)350 m∥m3以上，遠(yuǎn)超出《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。目前國內(nèi)針對(duì)風(fēng)力打鉆過程中出現(xiàn)的粉塵污染現(xiàn)象，大都是對(duì)孔口進(jìn)行簡(jiǎn)易的封閉，沒有及時(shí)把粉塵疏導(dǎo)并集中收集處理，特別是在發(fā)生較大規(guī)模噴孔時(shí)，更不能很好地控制粉塵污染和隨噴孑L噴出的高濃度瓦斯。這往往會(huì)引起巷道瓦斯超限，因而急需一種既能安全穩(wěn)定的除塵、又能對(duì)出現(xiàn)大規(guī)模噴孑L的特殊情況進(jìn)行粉塵、瓦斯及沖擊防治的綜合一體化的防噴孔除塵系統(tǒng)。1 除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、排渣效果好的多功能目的，所研發(fā)的新型除塵系統(tǒng)適用于煤礦井下施鉆過程尤其是風(fēng)力干式打鉆過程產(chǎn)生的煤渣、粉塵、瓦斯收集分離處理。它包括氣渣入口、入水軟管、浮動(dòng)門、移動(dòng)輪、噴嘴等組成的箱體。該箱體上留有安裝風(fēng)動(dòng)泵和漏斗罩的位置，箱體后側(cè)是敞開式結(jié)構(gòu)，可以通過觀察箱體中水煤渣混合液體的成分變化，直接確定箱體內(nèi)粉塵收集的情基金項(xiàng)目：湖南省科技廳重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2015CK3010)況，以確定何時(shí)開啟和關(guān)閉泥漿泵的抽出作業(yè)以及補(bǔ)充新鮮水。粉塵通過人水軟管進(jìn)入箱體中的清水進(jìn)行一次除塵，通過噴霧來對(duì)從入水軟管里冒出的氣體進(jìn)行二次除塵，最后經(jīng)漏斗罩集中排出箱體。由于采用了上述技術(shù)方案，該新型呼吸式除塵系統(tǒng)首先通過連接打鉆的三通封孔器，把吹出來的粉塵等混合物從氣渣入口導(dǎo)人到本系統(tǒng)，經(jīng)入水軟管導(dǎo)進(jìn)箱體水中，進(jìn)行水浴一次除塵；從水中冒出來含有細(xì)微粉塵氣流通過噴霧進(jìn)行二次除塵，再通過漏斗罩與瓦斯氣出口排出裝置(當(dāng)排出氣體瓦斯體積分?jǐn)?shù)高時(shí)可以通過引管排人到專門的風(fēng)量大的地點(diǎn)，以防治打鉆地點(diǎn)局部瓦斯超限)；其中入水軟管管口處鑲有重物鐵塊，保證入水軟管一直淹沒在液面以下，不會(huì)因?yàn)閲娍讱饬鬟^大時(shí)而被吹離開水面；同時(shí)入水段使用軟管是為防止在管子正下方堆積過量的煤渣，而不是均勻地充滿在整個(gè)箱體內(nèi)的水中。因?yàn)閺你@孔中吹出的氣渣可以吹動(dòng)軟管來回移動(dòng)，使得導(dǎo)入水中的煤渣可以分布在多個(gè)地方，增加了箱體的利用率。氣流過大時(shí)浮動(dòng)門可以被吹起來，但同時(shí)浮動(dòng)門底部不會(huì)離開液面，這就起到一定的緩沖噴孑L沖擊作用。箱體內(nèi)裝有風(fēng)動(dòng)潛水泵，通過箱體后部的開口位置觀察箱體內(nèi)部的粉塵量，當(dāng)收集的粉塵量達(dá)到一定程度后開動(dòng)風(fēng)動(dòng)潛水泵。從排渣管排出水煤渣，然后從后部補(bǔ)充新鮮水，實(shí)現(xiàn)積塵循環(huán)。該裝置操作簡(jiǎn)單，對(duì)粉塵、瓦斯的分離收集效果好，具有高效簡(jiǎn)便除塵、防治噴孔時(shí)瓦斯、粉塵大量噴出造成事故等功能，可循環(huán)多次使用。該系統(tǒng)工作流程及結(jié)構(gòu)如圖1所示。防噴孑L除塵裝備萬方數(shù)據(jù)24 黃淵躍，等風(fēng)力打鉆防噴孑L除塵設(shè)備的研發(fā)及應(yīng)用 2016年10月增刊1結(jié)構(gòu)如圖2所示。、一防噴孔一除塵裝備鉆孔：2鉆打：3．i通封孔器：4．柔性軟管：5．鉆機(jī)圖1 防噴子L除塵裝備工作流程1．噴霧開關(guān)；2．箱體；3．氣渣人口；4．入水軟管；5．移動(dòng)輪；6．風(fēng)動(dòng)潛水排渣泵；7．風(fēng)動(dòng)泵固定位置；8．渣；9．水；lO．浮動(dòng)門；11．瓦斯氣出口；12．漏斗罩；13．噴霧；14．排渣管；15．壓風(fēng)高壓軟管圖2風(fēng)力打鉆防噴孔除塵裝備結(jié)構(gòu)2現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用紅衛(wèi)坦家沖煤礦是高瓦斯突出礦井，其中226采區(qū)絕對(duì)瓦斯涌出量大，給開采帶來了很大的安全隱患。2264—1回風(fēng)巷在3月份已掘到位，工作面示意如圖3所示。圖3紅衛(wèi)坦家沖礦2264—1工作面順層鉆孔布置為了保證2264一l工作面安全開采，需要采用zY一1250型或150型鉆機(jī)對(duì)本煤層施工孔深70 m及其以上的順層抽采鉆孑L。施工均采用干式風(fēng)力打鉆，打鉆過程中涌出大量的粉塵，有時(shí)候打鉆會(huì)發(fā)生大面積噴孔，損壞打鉆設(shè)備、危害作業(yè)人員安全健康，急需對(duì)打鉆過程進(jìn)行防噴孑L除塵。按煤厚將2264—1工作面分成3部分，每部分實(shí)驗(yàn)5組孔，每組孔分別用普通打鉆工藝以及裝備本防噴孔除塵裝備施工，檢測(cè)打鉆地點(diǎn)周圍環(huán)境的粉塵質(zhì)量分?jǐn)?shù)，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如表1所示。2264—1工作面左、中、右除塵實(shí)驗(yàn)效果如圖4、5、6所示。表1 紅衛(wèi)坦家沖礦2264—1工作面順層打鉆除塵實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比60．040．0I簡(jiǎn)易封孔無除塵器打鉆粉塵量＼．．、＼ 、l= 2= 1= 4= 5。正90鉆彳LⅢ緗t圖4紅衛(wèi)坦家沖礦2264—1工作面左部除塵實(shí)驗(yàn)效果(下轉(zhuǎn)第39頁)萬方數(shù)據(jù)2016年第41卷增刊lV01．41 Sup．1能源技術(shù)與管理Energy Technolog)r柚d M鋤agement 394結(jié)論及建議(1)在研究區(qū)域構(gòu)造演化和構(gòu)造控制特征的基礎(chǔ)上，定性分析了褶曲、斷層和構(gòu)造煤對(duì)礦井瓦斯賦存的影響，瓦斯含量賦存主要呈現(xiàn)“北多南少，淺少深多”的規(guī)律。(2)根據(jù)瓦斯賦存規(guī)律和《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第43條規(guī)定，并結(jié)合坦家沖煤礦6煤層瓦斯賦存實(shí)際情況，要加強(qiáng)地質(zhì)勘探，真正了解煤層賦存情況，防治誤穿煤層，探準(zhǔn)煤層真實(shí)厚度，對(duì)瓦斯抽采、利用以及保證礦井安全生產(chǎn)都有重要的意義。[參考文獻(xiàn)】[1]程功林，李老．瓦斯地質(zhì)[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，2【)09：26—2‘7[2]趙鵬濤，王啟宇．南莊煤礦瓦斯地質(zhì)規(guī)律及突出危險(xiǎn)區(qū)域研究[J]．煤，2014，23(7)：8—10．[3]王兆豐，趙鵬濤，王林，等．寨崖底煤礦煤層瓦斯含量影響因素分析[J]．煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，40(4)：49—51．[4]俞啟香．礦井瓦斯防治[M]．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1992：14—18[5]王兆豐，陳冬冬，陳向軍。等．聚德井田煤層瓦斯賦存規(guī)律研究[J]．煤炭工程，2009，3(2)：82—84．[6]中國煤炭教育協(xié)會(huì)職業(yè)教育教材編審委員會(huì)．煤礦地質(zhì)與礦圖[M]．北京：煤炭工業(yè)出版社，2007．[作者簡(jiǎn)介]趙鵬濤(1986一)，男，工程師，碩士，畢業(yè)于河南理工大學(xué)礦業(yè)工程專業(yè)，長期從事煤礦瓦斯防治和利用研究工作。 [收稿日期：2016-08-01](上接第24頁)1 40‘1 1而茹麗頤麗下麗麗麗再噩—]98：儀，’ 1 -l塒； J“ r"＼一 ／’I。 24 34 44 54實(shí)驗(yàn)鉆孔組編號(hào)圖5紅衛(wèi)坦家沖礦2264—1工作面中部除塵實(shí)驗(yàn)效果、》45．O刪冀l 30．0婆15．0舔攜狂閉五原至磊廳麗蕊全值以下。由圖4、5、6可知，裝備本防噴孔除塵封孑L器后，除塵效率平均達(dá)到90％以上，粉塵量控制在5 m咖3以下，遠(yuǎn)小于《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，極大地保護(hù)了作業(yè)環(huán)境及工人安全健康。3結(jié)論通過分析干式風(fēng)力打鉆過程中的粉塵危害，設(shè)計(jì)出1種新型防噴孔除塵裝備，具有2次除塵及防噴孔沖擊作用。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，進(jìn)行應(yīng)用后，得出以下主要結(jié)論：①干式風(fēng)力打鉆過程中93 涌出的大量粉塵，特別是需要大面積施工本煤層9l 鉆孔或施工噴孔發(fā)生概率較高突出危險(xiǎn)的煤層．＼＼ ．棗 時(shí)，粉塵污染更不容忽視，需要建立專門的除塵設(shè)89褥刊 備及系統(tǒng)。②通過浮動(dòng)門、箱體后部開口設(shè)計(jì)、人媸87 水軟管設(shè)計(jì)，提高了本除塵裝置的利用率及方便的實(shí)用性能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)打鉆噴出的氣渣混合物進(jìn)||

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