基于塑性区体积的掘进机截割减尘方法及综合降尘技术研究

摘要

掘进机快速掘进巷道为煤矿高效生产提供了有力支撑,但高强度截割也会产生大量粉尘。为减少掘进机截割产尘量,降低掘进面浮尘浓度,提出通过改变掘进机截割参数实现源头减尘的方法。该方法从镐型截齿侵入煤体产生粉尘的5个步骤出发,考虑塑性区体积大小与镐型截齿齿尖角度之间的关系,减小截齿齿尖角度和截割头旋转速度以降低粉尘产生量,在煤矿综掘面开展了现场减尘试验,分析不同截割参数下产尘量的变化。为进一步治理掘进面粉尘,在减尘基础上设计了以掘进机自带外喷雾和湿式除尘风机为主、控尘风幕和感应式全断面水幕帘为辅的综合降尘方案。在掘进机司机、掘进机机身后5 m和全断面水幕帘后方2 m处设定测尘点考察降尘效果。结果表明,当更换齿尖锥角更小的截齿后(92°&54 rpm),掘进机司机处呼尘和全尘平均质量浓度与原始条件相比分别降低了18.5%和9.1%;再降低截割头转速后(92°&27 rpm),呼尘和全尘平均质量浓度与原始条件相比降幅为34.5%和15.8%。配套采取综合降尘措施后,掘进机司机处呼尘平均质量浓度降至4 mg/m^(3),降尘率为90.6%,全尘平均质量浓度降至20.5 mg/m^(3),降尘率为93.6%;掘进机机身后5 m处的回风侧呼尘和全尘平均质量浓度分别降至6.6 mg/m^(3)和30.1 mg/m^(3),降尘率分别为86.9%和91.5%,水幕帘后方2 m处呼尘和全尘平均质量浓度分别降至2.4 mg/m^(3)和3.9 mg/m^(3),降尘率分别为91.3%和95.1%。