成果名稱：掘進巷道粉塵控制技術的研究與應用
申報單位：北京科技大學
通風地址：北京科技大學土木與環境工程學院 郵政編碼：100083
聯系人： 蔣仲安      電話：010—62319591
電子信箱：jza1963@263.net
完成單位：
北京科技大學
邢臺礦業（集團）有限責任公司東龐礦
天府礦務局磨心坡煤礦
成果類別：新技術、新產品
成果水平：國際先進
成果來源：國家計劃、其他
成果評價方式：鑒定、驗收

成 果 簡 介
掘進巷道粉塵控制技術的研究與應用
1．立項背景
礦井開采過程中各個生產工序都會產生大量粉塵，其中采掘工作面的粉塵量為最大，粉塵濃度高達1000～3000mg/m3，工人在此環境中作業， 必將吸入大量粉塵（特別是呼吸性粉塵）而導致塵肺病，據煤礦統計資料表明平均年死于塵肺病者比同期井下工人傷亡人數高一倍左右；另外，粉塵具有爆炸性，嚴重威協礦井的安全生產。為此，必須采取一切措施，用來有效控制粉塵的擴散和飛揚，使巷道風流中的粉塵濃度降至安全規程規定值以下，以保證井下作業環境的衛生條件，保障工人的身體健康，促進礦井安全生產。由于粉塵的控制離不開粉塵的的運動、沉降、擴散和濃度分布等規律，只有深入仔細地研究掘進巷道中粉塵的運行規律，才能有效地控制粉塵。目前,我國礦山長期以來，粉塵控制主要采用噴霧灑水和通風排塵等措施，試驗表明噴霧灑水對粉塵的除塵效率不高，特別對呼吸性粉塵除塵效率較低。根據國內外煤礦的生產經驗，堅持綜合治理是最有效的，國外煤礦掘進工作面廣泛采用除塵設備抽塵凈化、通風除塵和噴霧除塵等綜合除塵措施，取得了顯著成效。因此，我國的粉塵控制技術必須在風水防塵措施的基礎上向除塵設備的方向發展。
為此，本項目結合我國礦井的生產技術條件，在現場調查、實測數據、理論分析和實驗室相似模型實驗研究的基礎上， 研究掘進巷道粉塵的運行規律，研制適用于掘進工作面除塵的高效、實用、新型的除塵設備（稱自激式水浴水膜除塵設備），并進行現場工業性試驗，再配合其它除塵措施，使粉塵濃度達到安全規程規定值以下。
針對上述存在的問題和研究的目的，項目得到了國家自然科學基金、邢臺礦業集團、重慶天府礦務局和開灤集團等單位的資助。
2．主要特點：
1）建立掘進巷道中粉塵的運動規律，編制數學模型和計算機程序，解算不同產塵條件下巷道中粉塵的運動規律，使現場實測、實驗室模擬與理論計算相一致。?
2）通過理論分析計算、實驗室研究，研制出適合于我國井下掘進工作面生產條件，具有體積小、重量輕、移動安裝方便、高效、實用自激式水浴水膜除塵設備。
5）現場工業性試驗和實際應用表明：掘進工作面使用該種除塵設備的除塵系統可使掘進機司機處粉塵的降塵效率達到85.87%，呼吸性粉塵的降塵效率達到70%以上；除塵系統風機出口處后，巷道中粉塵的降塵效率達到95%以上，呼吸性粉塵的降塵效率達也到85%以上；而除塵器本身的除塵效率可達到99%以上。
3．創新性：
（1）首次用氣固兩相流動理論，建立掘進巷道中粉塵運動規律的數學模型，并編制計算機程序，求解不同條件下掘進巷道中粉塵運動的變化規律。?
（2）首次用模擬巷道來研究實際巷道，得出粉塵的運動規律隨塵源位置、產塵強度、巷道風速等因素的變化規律。?
（3）通過對濕式除塵機理的研究和針對井下掘進巷道的特點，創造性地研制了自激式水浴水膜除塵器，其結構簡單新穎。與其它除塵設備相比，具有體積小、結構簡單、移動方便、阻力低、除塵效率高（特別對呼吸性粉塵的除塵效率）等優點。?
（4）首次建立脫水效果與液氣比、以及該種濕式除塵器性能的經驗和半經驗公式；以及運用相似理論，確定該種類型不同尺寸的除塵器性能參數，并確定除塵器系列產品。
（5）研制出的與掘進機相配套的通風除塵系統（包括除塵設備、配套除塵措施的安裝要求），能使掘進巷道和工作面的粉塵濃度大大降低、并在多個礦井的機掘工作面中得到應用，解決了井下掘進巷道多年難以解決的粉塵問題。
4．成果水平：
經專家研究成果整體達到國際先進水平
5．應用效果及推廣前景：
本項目研制出的自激式水浴水膜除塵器與相配套的掘進工作面除塵系統，已在邢臺礦業集團東龐煤礦，開灤集團唐山礦、荊各莊礦等礦井機械化煤巷掘進工作面中得到廣泛應用，應用結果表明：使用該套除塵系統可使掘進機司機處粉塵的降塵效率達到84%以上，呼吸性粉塵的降塵效率達到70%以上；除塵系統風機出口處后，巷道中粉塵的降塵效率達到95%以上，呼吸性粉塵的降塵效率達也到83%以上；而除塵器本身的除塵效率可達到99%以上。另外，該種除塵設備還應用到天府礦務局摩心坡煤礦回風巷除塵和其它礦井的翻罐籠除塵。
總之，由該項目研究的成果，目前已在多個煤炭企業掘進工作面中得到應用，而且正在不斷地推廣應用。為控制掘進工作面的粉塵，改善工人的作業環境，提高機掘工作面的掘進速度，預防和減少工人塵肺病的發生起著極其重要的作用，由此帶來巨大的社會和經濟效益。且具有較大的推廣應用前景。