負壓二次降塵裝置在采煤工作面的應用

王晉

【摘 要】針對采煤機截割煤過程中產(chǎn)塵量大，粉塵分散，污染嚴重的現(xiàn)狀，采用在采煤機上安裝負壓二次降塵裝置，把靜壓水轉(zhuǎn)化為高壓氣霧流屏障和局部含塵卷吸風流凈化除塵系統(tǒng)，有效降低粉塵濃度。

【關(guān)鍵詞】負壓二次降塵裝置；降塵措施

1.引言

隨著煤礦采掘機械化程度的提高，生產(chǎn)過程中的產(chǎn)生的粉塵量也大幅增加，粉塵治理的難度不斷增加。煤礦井下作業(yè)場所高濃度粉塵正在嚴重威脅著職工的生命安全和身體健康。

采煤機截割頭附近是采煤工作面的主要塵源，當采煤機截齒切割煤體以及由螺旋葉片或渦形管進一步進行破碎時，會產(chǎn)生大量的煤塵。產(chǎn)塵主要原因有：①截煤時，截齒刀尖前的煤被壓實而成固壓核，當接觸力增加到極限值時，固壓核被壓碎產(chǎn)生煤塵；②大塊煤采落后，緊跟在后面的截齒切割厚度減小，增加了產(chǎn)塵量；③被割下和被滾筒拋出的煤，在彈性恢復時沿裂縫繼續(xù)分離成更小煤塊，同時產(chǎn)生煤塵；④截齒磨鈍后，各刃面變成了弧面，與煤碾壓和摩擦產(chǎn)生粉塵；⑤截齒對煤體的沖擊，割下來的煤互相碰撞及滾筒螺旋葉片裝煤時的二次破碎產(chǎn)生煤塵[1-4]。

2.負壓二次降塵裝置原理簡介

采煤機在工作面的移動，增加了粉塵的污染范圍和粉塵治理的難度。為有效治理采煤機割煤過程中產(chǎn)生的粉塵，成莊礦在4219采放頂煤工作面采用重慶兆巍公司生產(chǎn)的KCP-2F型采煤機負壓二次降塵裝置，取得了良好效果。

2.1負壓二次降塵裝置主要配置及工作原理

KCP-2F型采煤機負壓二次降塵器主要由BPZ75/12型高壓水泵、供水自動控制水箱、負壓二次除塵裝置及高壓管路等組成。利用設(shè)置在工作面順槽由高壓泵、供水自動控制水箱組成的高壓泵站，將低壓水轉(zhuǎn)化成高壓水并通過沿順槽至工作面敷設(shè)的高壓管路輸送到布置在采煤機兩端頭上的負壓二次除塵裝置；負壓二次除塵裝置將供給的高壓水，轉(zhuǎn)化成控制采煤機滾筒割煤產(chǎn)塵源向外擴散的汽霧流屏障和局部含塵風流凈化除塵系統(tǒng)，實現(xiàn)對采煤機滾筒割煤產(chǎn)塵的就地凈化、阻止和減少粉塵向外擴散。其中各裝置的技術(shù)參數(shù)如表1，2所示。

2.2 技術(shù)參數(shù)

表2 負壓二次除塵裝置技術(shù)參數(shù)

汽霧流攔截粉塵屏障張開角度 處理含塵風量/ m3/min

55--82° 80-100

2.3負壓二次降塵裝置的安裝、改造

（1）供水系統(tǒng)的安裝

由高壓水泵、自動供水控制水箱組成的采煤機負壓降塵器高壓供水系統(tǒng)安裝見圖1。

圖1 采煤機負壓降塵器高壓供水系統(tǒng)示意圖

1—高壓泵站；2—高壓供水管（管徑Φ25，從順槽泵站至工作面）；3—節(jié)頭（Φ25—Φ25）；4—高壓供水管（管徑Φ25，從工作面中間至采煤機）；5—自動供水控制水箱；6—水箱內(nèi)置過濾器；7—高壓水泵

可以采用高壓泵的出水用φ25mm高壓膠管連接至進風巷的防塵管路上至工作面，工作面電纜槽中敷設(shè)φ25mm高壓膠管一頭與進風巷的防塵管路連接，一頭與采煤機相連，從采煤機接入處在分別接兩根φ13mm高壓膠管至兩滾筒上新安裝的二次降塵裝置上。

（2）負壓二次降塵噴霧在工作面的安裝

根據(jù)現(xiàn)場條件，由于采煤機在運行過程中搖臂要不斷升高或降低，因此防塵裝置的安裝要以不影響采煤機運行為前提，出廠設(shè)計的卡式安裝裝置顯得笨重，必須更換為鋼帶連接，卡在機組的前后截割箱上，安裝示意圖見圖2。

圖2 負壓二次除塵裝置在采煤機上的安裝示意圖

3.應用效果考察

3.1 工作面概況

4219綜放工作面平均斜長180米，走向長772.8米，平均采高4.85米，采用傾斜長壁后退式綜合機械化放頂煤采煤法，該工作面的通風方式為“一進兩回”通風，工作面配風量916 m3/min，風速為1.29m/s。

3.2負壓二次降塵裝置的試用情況

2011年3月份，成莊礦4219綜放工作面安裝了采煤機負壓二次降塵裝置，該裝置的高壓水泵和自動供水控制水箱放置在2205進風巷的乳化液泵站處，高壓泵的出水用φ25mm高壓膠管連接至進風巷的防塵管路上至工作面，工作面電纜槽中敷設(shè)φ25mm高壓膠管一頭與進風巷的防塵管路連接，一頭與采煤機相連，從采煤機接入處在分別接兩根φ13mm高壓膠管至兩滾筒上新安裝的二次降塵裝置上。開啟高壓水泵后，經(jīng)調(diào)試，防塵水壓達到了10MPa，負壓二次降塵裝置的8個噴嘴霧化效果良好，但經(jīng)過一段時間試運行，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

① 高壓泵水箱水滿后，水箱進水關(guān)不嚴，導致進水管仍不斷進水。

② 采煤機開停裝置與泵站高壓泵未實行連鎖，操作不方便，不能保證負壓二次降塵裝置的正常使用。

③ 雖然高壓水泵顯示供水壓力已達10MPa，但由于噴霧口徑太大，造成負壓二次降塵裝置噴嘴出水霧化效果不佳，降塵效果不太理想。

針對以上發(fā)現(xiàn)的問題，采用了以下辦法解決：

① 對水箱的堵芯進行了重新加工設(shè)計并更換，解決了水箱進水關(guān)不嚴現(xiàn)象。

② 把二次負壓降塵裝置的8個噴嘴全部更換成高壓小口徑噴嘴，提高出水壓力，強化霧化效果，霧化程度有了明顯提高。

③ 從開啟高壓水泵的80A開關(guān)上接出一趟高壓電纜，接到控制采煤機組的總控開關(guān)上，實現(xiàn)電氣連鎖。采煤機送電開啟的同時，高壓水泵開始加壓運行。

4. 除塵效果

為了解負壓二次降塵裝置的降塵效果，在負壓二次降塵裝置投入正常運行的前后，我們對工作面采煤機組司機處、機組后、工作面回風流、工作面等主要地點的粉塵濃度進行了測定，結(jié)果表明，工作面粉塵濃度平均降低了51.64%（見表3），有效改善了工作面的作業(yè)環(huán)境。

另外，使用負壓二次降塵裝置后，工作面的供水壓力增加3倍的情況下，用水量減少了50%（見表4）。

表4 供水參數(shù)對比表

降塵方式 噴嘴類型 流量（L/min） 供水壓力（Mpa）

靜壓噴霧 普通噴嘴 180 2

高壓噴霧 高壓噴嘴 90 6

5.結(jié)論和建議

通過負壓二次降塵裝置在成莊礦4219綜放面的應用，證明負壓二次降塵裝置降塵效果明顯，工作面作業(yè)環(huán)境有了明顯改善。

① 特有的負壓卷吸功能能夠有效降低飛揚粉塵濃度，保障了職工身體健康，改善了作業(yè)環(huán)境。

② 高壓供水開關(guān)與采煤機組實現(xiàn)聯(lián)動，保證了負壓二次降塵裝置的正常使用，不受人工操作的限制。

③ 采用二次負壓降塵用水量少，供水壓力大，霧化程度好。

④ 在使用中高壓供水泵要盡量與控制機組的開關(guān)靠近，這樣需要在工作面安裝初期在開關(guān)架上布置一節(jié)空開關(guān)架，專門擺放高壓水泵及箱體，可用很短的電纜實現(xiàn)高壓泵與機組連鎖，最終確保機組防塵裝置實現(xiàn)自動化，不受人為因素影響。

參考文獻：

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