采煤機(jī)二次負(fù)壓降塵器的分析與應(yīng)用

王向偉

（沁和能源集團(tuán)有限公司永安煤礦，山西 晉城 048205）

引言

采煤機(jī)是煤礦開(kāi)采中必不可少的一種工具，由于采煤機(jī)在開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中容易產(chǎn)生大量灰塵，危及現(xiàn)場(chǎng)操作人員的身體健康[1-2]。目前，采煤機(jī)作業(yè)時(shí)存在的問(wèn)題如下：首先，現(xiàn)有井下采煤機(jī)噴霧降塵、防塵裝置一般都是采用高壓水槍直接噴霧，水霧與煤塵一次性接觸降塵，并且部分煤塵在水霧到達(dá)前就被吹得到處飛揚(yáng)，除塵效果差；其次，除塵裝置位置固定，只能在單一的高度吸收粉塵，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全方位吸塵，工作效率低、降塵效果差。沁和能源集團(tuán)永安煤礦井下采煤機(jī)也是采用內(nèi)外噴霧裝置進(jìn)行防降塵，內(nèi)外噴霧裝置故障頻發(fā)、降塵效果不佳，必須進(jìn)行優(yōu)化改造，從而進(jìn)一步提高降塵效果。

1 采煤機(jī)二次負(fù)壓降塵器的分析

1.1 結(jié)構(gòu)分析

針對(duì)采煤機(jī)以往傳統(tǒng)內(nèi)外噴霧裝置降塵效果不佳的問(wèn)題，運(yùn)用一種新型采煤機(jī)二次負(fù)壓降塵器，其整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。該降塵器裝置主要包括安裝板、污水箱、蓄水箱、水泵、降塵箱、霧化器、霧化盤(pán)、風(fēng)機(jī)、位置傳感器、過(guò)濾網(wǎng)、振動(dòng)器、主控箱等部件。

圖1 采煤機(jī)二次負(fù)壓降塵器的整體結(jié)構(gòu)圖

降塵器安裝板表面設(shè)有污水箱和蓄水箱，污水箱左側(cè)下端法蘭連接排水管，排水管上設(shè)有排水閥，污水箱左側(cè)上端法蘭連接進(jìn)水管。蓄水箱頂部設(shè)有注水口，注水口上端螺紋連接上蓋，蓄水箱內(nèi)部設(shè)置水泵，水泵與主水管的進(jìn)水口相連。

降塵箱位于污水箱上方，污水箱通過(guò)進(jìn)水管與降塵箱底部相連，蓄水箱通過(guò)主水管與降塵箱頂部相連，且主水管延伸至降塵箱內(nèi)部，降塵箱內(nèi)頂部設(shè)有霧化盤(pán)，霧化盤(pán)頂部與主水管的出水口螺紋連接，主水管與降塵箱相連的一端設(shè)有霧化器，霧化器位于降塵箱外部，降塵箱左側(cè)從右向左依次設(shè)有第一連接管和第二連接管，第一連接管和第二連接管之間設(shè)有彈性伸縮管，彈性伸縮管內(nèi)設(shè)有第一風(fēng)機(jī)，第二連接管左側(cè)設(shè)有吸塵口，吸塵口為喇叭形，吸塵口上設(shè)有位置傳感器，降塵箱右側(cè)設(shè)有排氣管，排氣管內(nèi)設(shè)有第二風(fēng)機(jī)[3-4]。

降塵箱底部呈漏斗形，漏斗底部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)，漏斗底部與進(jìn)水管可拆卸連接，通過(guò)將降塵箱底部設(shè)為漏斗形，利于被霧化后的粉塵在重力作用下沿漏斗底部進(jìn)入進(jìn)水管，從而到達(dá)污水箱被集體收集。降塵箱底部外側(cè)對(duì)稱設(shè)置振動(dòng)器，通過(guò)設(shè)置振動(dòng)器，利于輔助霧化后的粉塵最大限度地被收集到污水箱內(nèi)，防止其聚積到降塵箱內(nèi)部形成污垢，需要定期清理，費(fèi)時(shí)勞力。

降塵箱頂部還設(shè)有主控箱，主控箱與位置傳感器、水泵、振動(dòng)器和伸縮機(jī)構(gòu)聯(lián)接。伸縮機(jī)構(gòu)一端與安裝板鉸接，另一端與第二連接管固定連接，在位置傳感器的作用下，主控箱控制伸縮機(jī)構(gòu)伸長(zhǎng)或收縮，使得第二連接管左側(cè)的吸塵口能夠?qū)⒉煌叨鹊姆蹓m吸入降塵箱內(nèi)，提高降塵效果，避免粉塵危及現(xiàn)場(chǎng)人員身體健康。

1.2 工作原理

將安裝板安裝到采煤機(jī)上，打開(kāi)上蓋，將水從注水口注入蓄水箱內(nèi)備用。采煤機(jī)工作時(shí)，位置傳感器感應(yīng)到采煤具體位置，將信號(hào)傳輸給主控箱，主控箱控制伸縮機(jī)構(gòu)伸長(zhǎng)到一定位置，彈性伸縮管能夠自由彎曲或伸縮配合伸縮機(jī)構(gòu)的高度。第一風(fēng)機(jī)工作，采煤時(shí)產(chǎn)生的粉塵依次通過(guò)吸塵口、第二連接管、彈性伸縮管和第一連接管進(jìn)入降塵箱；同時(shí)水泵工作，水通過(guò)蓄水箱內(nèi)的水泵到主水管內(nèi)進(jìn)而通過(guò)霧化器霧化后進(jìn)入霧化盤(pán)內(nèi)排出，霧化后的水與降塵箱內(nèi)的粉塵融合，在重力作用下粉塵掉落到降塵箱底部，沿著漏斗形內(nèi)壁向下滑落，振動(dòng)器輔助粉塵向下降落，通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾，污水經(jīng)過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入污水箱內(nèi)，手動(dòng)打開(kāi)排水閥，污水最終從排水管排出，降塵箱內(nèi)的氣體通過(guò)第二風(fēng)機(jī)從排氣管排出。

通過(guò)設(shè)置主控箱控制第一風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，使降塵箱內(nèi)形成負(fù)壓空間，使降塵箱內(nèi)的粉塵和水霧充分接觸，達(dá)到降塵的效果，并且在降塵的過(guò)程中，降塵箱底部的過(guò)濾網(wǎng)能夠?qū)⒎蹓m中的雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾；降塵箱內(nèi)的氣體在第二風(fēng)機(jī)的作用下通過(guò)排氣管排出；通過(guò)設(shè)置位置傳感器和伸縮機(jī)構(gòu)，且伸縮機(jī)構(gòu)與第二連接管相連，在位置傳感器的作用下，主控箱控制伸縮機(jī)構(gòu)伸長(zhǎng)或收縮，使得第二連接管左側(cè)的吸塵口能夠?qū)⒉煌叨鹊姆蹓m吸入降塵箱內(nèi)，提高降塵效果，避免粉塵危及現(xiàn)場(chǎng)人員身體健康[5-6]。

2 工業(yè)性試驗(yàn)

2.1 工程概況

沁和能源集團(tuán)有限公司永安煤礦位于山西省晉城市沁水縣嘉峰鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力60 萬(wàn)t/年，井田面積3.858 7 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量4 588.8 萬(wàn)t，可采儲(chǔ)量1 195.5 萬(wàn)t，現(xiàn)開(kāi)采3 號(hào)煤層。其中煤礦開(kāi)拓方式為斜井開(kāi)拓，井筒數(shù)量為4 個(gè)，開(kāi)采水平為+540 m，采煤工藝為綜采，瓦斯等級(jí)為高瓦斯，水文地質(zhì)類型為中等，自燃傾向性為不易自燃。永安煤礦3210 工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式一次采全高全部跨落法的綜合機(jī)械化采煤方法，MG160/375-WD 型無(wú)鏈電牽引采煤機(jī)進(jìn)行割煤。工作面回采期間主要采用采煤機(jī)內(nèi)外噴霧裝置來(lái)降低粉塵濃度。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，噴霧裝置時(shí)間長(zhǎng)、噴霧裝置數(shù)量多，常出現(xiàn)供液壓力不足等故障，降塵效果不佳。針對(duì)這一情況，采用新設(shè)計(jì)的二次負(fù)壓降塵器對(duì)MG160/375-WD 型采煤機(jī)的降塵系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2.2 二次負(fù)壓降塵器的安裝

負(fù)壓二次除塵器使用螺栓通過(guò)兩端頭的連接板固定在采煤的兩端頭位置，如圖2 所示。高壓泵在安裝之前要對(duì)安裝位置的水平度進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)要對(duì)每個(gè)部件的完好性進(jìn)行檢查，確保安裝后能夠正常使用。

圖2 采煤機(jī)二次負(fù)壓降塵器安裝示意圖

2.3 試驗(yàn)效果

從2020 年9 月1 日至今，二次負(fù)壓除塵器在MG160/375-WD 型采煤機(jī)上已應(yīng)用半年，采煤機(jī)和除塵器整體運(yùn)行正常。當(dāng)采煤機(jī)處于割煤狀態(tài)時(shí)，對(duì)工作面采煤機(jī)組司機(jī)處、機(jī)組后、工作面回風(fēng)流、工作面等主要地點(diǎn)的粉塵濃度進(jìn)行測(cè)定，二次負(fù)壓降塵器開(kāi)啟前后粉塵濃度由以往的68%降低為12%左右，3210 工作面除塵率達(dá)到75%以上，降塵效果理想。

3 結(jié)論

本文研究的新型采煤機(jī)二次負(fù)壓除塵器，其裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，通過(guò)伸縮機(jī)構(gòu)與彈性伸縮管相配合，能夠?qū)崿F(xiàn)不同高度吸塵，大大提高了吸塵效果；同時(shí)通過(guò)霧化器對(duì)進(jìn)入降塵箱內(nèi)部的水流進(jìn)行霧化后通過(guò)霧化盤(pán)排出，與粉塵充分融合，在重力作用下被霧化后的粉塵掉落到降塵箱底部，在振動(dòng)器的輔助下粉塵通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后進(jìn)入進(jìn)水管中，最終被收集在污水箱內(nèi)。對(duì)該新型采煤機(jī)二次負(fù)壓除塵器在永安煤礦3210 工作面MG160/375-WD 型采煤機(jī)上進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，降塵效果理想，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。