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风力打钻防喷孔除尘设备的研发及应用

文档作者：黄渊跃黄觉刘非非徐全文档来源： 1．湖南省煤炭科学研究院 2．湖南省瓦斯治理与利用工程研究中心 3．湖南安全技术中心		点击数：	更新时间： 2025年04月04日
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2016年第4l卷增刊1V01．4l Sup．1能源技术与管理En8强r Technolog)r aIld Managementdoi：10．3969，j．issn．1672-9943．2016．s1．006风力打钻跻聩孔除尘设备韵研发及应用黄渊跃-，一，黄觉s，刘非非-．一，徐全-·：(1．湖南省煤炭科学研究院，湖南长沙410004；2．湖南省瓦斯治理与利用工程研究中心，湖南长沙4100043；3．湖南安全技术中心，湖南长沙410004)[摘要][关键词]目前煤矿井下干式风力打钻作业工作量极大，产生的粉尘威胁不容忽视，特别是在发生大规模喷孔时危害更大。根据此种情况，开发设计了新型的防喷孔除尘一体化的设备，并在坦家冲矿2261—4工作面各巷道进行工业性实验，在打钻喷孔发生时基本保证了作业环境无尘工作及对工人与钻具的安全防护。该封孔器结构简单，轻巧方便，易拆卸转运，成本低，可以反复使用，具有广泛的推广意义。风力打钻；防喷孔除尘；除尘率；除尘效果[中图分类号]TD714+．4[文献标识码]A[文章编号]1672．9943(2016)增刊1旬023旬20引 言随着煤矿开采深度的不断增加，地质条件越来越复杂。在煤矿开拓开采的各种防突钻孔、抽采钻孑L等打钻过程中，经常需要进行高压风力打钻，特别是下行孔打钻。为解决下行孔打钻排渣问题，常采用干式钻孔、压风排粉，致使现场施工钻孔时粉尘四处飞扬，工作地点回风流中的平均粉尘质量分数高达350 m∥m3以上，远超出《煤矿安全规程》的规定，严重威胁着矿井的安全生产。目前国内针对风力打钻过程中出现的粉尘污染现象，大都是对孔口进行简易的封闭，没有及时把粉尘疏导并集中收集处理，特别是在发生较大规模喷孔时，更不能很好地控制粉尘污染和随喷孑L喷出的高浓度瓦斯。这往往会引起巷道瓦斯超限，因而急需一种既能安全稳定的除尘、又能对出现大规模喷孑L的特殊情况进行粉尘、瓦斯及冲击防治的综合一体化的防喷孔除尘系统。1 除尘系统的设计为实现结构简单、使用方便、排渣效果好的多功能目的，所研发的新型除尘系统适用于煤矿井下施钻过程尤其是风力干式打钻过程产生的煤渣、粉尘、瓦斯收集分离处理。它包括气渣入口、入水软管、浮动门、移动轮、喷嘴等组成的箱体。该箱体上留有安装风动泵和漏斗罩的位置，箱体后侧是敞开式结构，可以通过观察箱体中水煤渣混合液体的成分变化，直接确定箱体内粉尘收集的情基金项目：湖南省科技厅重点研发计划(2015CK3010)况，以确定何时开启和关闭泥浆泵的抽出作业以及补充新鲜水。粉尘通过人水软管进入箱体中的清水进行一次除尘，通过喷雾来对从入水软管里冒出的气体进行二次除尘，最后经漏斗罩集中排出箱体。由于采用了上述技术方案，该新型呼吸式除尘系统首先通过连接打钻的三通封孔器，把吹出来的粉尘等混合物从气渣入口导人到本系统，经入水软管导进箱体水中，进行水浴一次除尘；从水中冒出来含有细微粉尘气流通过喷雾进行二次除尘，再通过漏斗罩与瓦斯气出口排出装置(当排出气体瓦斯体积分数高时可以通过引管排人到专门的风量大的地点，以防治打钻地点局部瓦斯超限)；其中入水软管管口处镶有重物铁块，保证入水软管一直淹没在液面以下，不会因为喷孔气流过大时而被吹离开水面；同时入水段使用软管是为防止在管子正下方堆积过量的煤渣，而不是均匀地充满在整个箱体内的水中。因为从钻孔中吹出的气渣可以吹动软管来回移动，使得导入水中的煤渣可以分布在多个地方，增加了箱体的利用率。气流过大时浮动门可以被吹起来，但同时浮动门底部不会离开液面，这就起到一定的缓冲喷孑L冲击作用。箱体内装有风动潜水泵，通过箱体后部的开口位置观察箱体内部的粉尘量，当收集的粉尘量达到一定程度后开动风动潜水泵。从排渣管排出水煤渣，然后从后部补充新鲜水，实现积尘循环。该装置操作简单，对粉尘、瓦斯的分离收集效果好，具有高效简便除尘、防治喷孔时瓦斯、粉尘大量喷出造成事故等功能，可循环多次使用。该系统工作流程及结构如图1所示。防喷孑L除尘装备万方数据24 黄渊跃，等风力打钻防喷孑L除尘设备的研发及应用 2016年10月增刊1结构如图2所示。、一防喷孔一除尘装备钻孔：2钻打：3．i通封孔器：4．柔性软管：5．钻机图1 防喷子L除尘装备工作流程1．喷雾开关；2．箱体；3．气渣人口；4．入水软管；5．移动轮；6．风动潜水排渣泵；7．风动泵固定位置；8．渣；9．水；lO．浮动门；11．瓦斯气出口；12．漏斗罩；13．喷雾；14．排渣管；15．压风高压软管图2风力打钻防喷孔除尘装备结构2现场应用红卫坦家冲煤矿是高瓦斯突出矿井，其中226采区绝对瓦斯涌出量大，给开采带来了很大的安全隐患。2264—1回风巷在3月份已掘到位，工作面示意如图3所示。图3红卫坦家冲矿2264—1工作面顺层钻孔布置为了保证2264一l工作面安全开采，需要采用zY一1250型或150型钻机对本煤层施工孔深70 m及其以上的顺层抽采钻孑L。施工均采用干式风力打钻，打钻过程中涌出大量的粉尘，有时候打钻会发生大面积喷孔，损坏打钻设备、危害作业人员安全健康，急需对打钻过程进行防喷孑L除尘。按煤厚将2264—1工作面分成3部分，每部分实验5组孔，每组孔分别用普通打钻工艺以及装备本防喷孔除尘装备施工，检测打钻地点周围环境的粉尘质量分数，实验检测结果如表1所示。2264—1工作面左、中、右除尘实验效果如图4、5、6所示。表1 红卫坦家冲矿2264—1工作面顺层打钻除尘实验效果对比60．040．0I简易封孔无除尘器打钻粉尘量＼．．、＼ 、l= 2= 1= 4= 5。正90钻彳LⅢ缃t图4红卫坦家冲矿2264—1工作面左部除尘实验效果(下转第39页)万方数据2016年第41卷增刊lV01．41 Sup．1能源技术与管理Energy Technolog)r柚d M锄agement 394结论及建议(1)在研究区域构造演化和构造控制特征的基础上，定性分析了褶曲、断层和构造煤对矿井瓦斯赋存的影响，瓦斯含量赋存主要呈现“北多南少，浅少深多”的规律。(2)根据瓦斯赋存规律和《防治煤与瓦斯突出规定》第43条规定，并结合坦家冲煤矿6煤层瓦斯赋存实际情况，要加强地质勘探，真正了解煤层赋存情况，防治误穿煤层，探准煤层真实厚度，对瓦斯抽采、利用以及保证矿井安全生产都有重要的意义。[参考文献】[1]程功林，李老．瓦斯地质[M]．北京：煤炭工业出版社，2【)09：26—2‘7[2]赵鹏涛，王启宇．南庄煤矿瓦斯地质规律及突出危险区域研究[J]．煤，2014，23(7)：8—10．[3]王兆丰，赵鹏涛，王林，等．寨崖底煤矿煤层瓦斯含量影响因素分析[J]．煤炭科学技术，2012，40(4)：49—51．[4]俞启香．矿井瓦斯防治[M]．徐州：中国矿业大学出版社，1992：14—18[5]王兆丰，陈冬冬，陈向军。等．聚德井田煤层瓦斯赋存规律研究[J]．煤炭工程，2009，3(2)：82—84．[6]中国煤炭教育协会职业教育教材编审委员会．煤矿地质与矿图[M]．北京：煤炭工业出版社，2007．[作者简介]赵鹏涛(1986一)，男，工程师，硕士，毕业于河南理工大学矿业工程专业，长期从事煤矿瓦斯防治和利用研究工作。 [收稿日期：2016-08-01](上接第24页)1 40‘1 1而茹丽颐丽下丽丽丽再噩—]98：仪，’ 1 -l埘； J“ r"＼一 ／’I。 24 34 44 54实验钻孔组编号图5红卫坦家冲矿2264—1工作面中部除尘实验效果、》45．O删冀l 30．0婆15．0舔携狂闭五原至磊厅丽蕊全值以下。由图4、5、6可知，装备本防喷孔除尘封孑L器后，除尘效率平均达到90％以上，粉尘量控制在5 m咖3以下，远小于《煤矿安全规程》的规定，极大地保护了作业环境及工人安全健康。3结论通过分析干式风力打钻过程中的粉尘危害，设计出1种新型防喷孔除尘装备，具有2次除尘及防喷孔冲击作用。其结构简单，成本低，进行应用后，得出以下主要结论：①干式风力打钻过程中93 涌出的大量粉尘，特别是需要大面积施工本煤层9l 钻孔或施工喷孔发生概率较高突出危险的煤层．＼＼ ．枣 时，粉尘污染更不容忽视，需要建立专门的除尘设89褥刊 备及系统。②通过浮动门、箱体后部开口设计、人媸87 水软管设计，提高了本除尘装置的利用率及方便的实用性能，实现了对打钻喷出的气渣混合物进||

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