礦井采運(yùn)過(guò)程典型粉塵防治技術(shù)裝備研發(fā)與應(yīng)用

徐修平 李 剛,4 金龍哲 周 剛 孫 彪 劉建國(guó)

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司,安徽 馬鞍山 243000;2.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司,安徽 馬鞍山 243000;3.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 馬鞍山 243000;4.北京科技大學(xué)大安全科學(xué)研究院,北京 100083;5.北京科技大學(xué)國(guó)家衛(wèi)健委粉塵危害工程防護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083;6.山東科技大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院,山東 青島 266590)

礦產(chǎn)資源是能源之源、材料之源,是社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來(lái),為滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的消費(fèi)能力,國(guó)內(nèi)各類礦山企業(yè)不斷增加開(kāi)采設(shè)備與人員投入,引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù),提高企業(yè)生產(chǎn)能力。礦產(chǎn)資源開(kāi)采量的快速增加導(dǎo)致井下生產(chǎn)性粉塵大量產(chǎn)生,高濃度粉塵嚴(yán)重影響了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員身心健康和生產(chǎn)安全[1-3]。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),2010年至今,我國(guó)每年新發(fā)塵肺病病例數(shù)平均為23 659例;2019年我國(guó)共新增15 898例塵肺病患者,其中礦山塵肺總占比達(dá)90%以上[4-5],因此礦山粉塵是我國(guó)塵肺病的主要致病物。龐大的塵肺病發(fā)病基數(shù),使得我國(guó)每年因塵肺病引發(fā)的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)千億元,塵肺病已嚴(yán)重影響到我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、社會(huì)和諧進(jìn)步。

隨著機(jī)械化水平的不斷提高,開(kāi)采強(qiáng)度不斷增加,礦井粉塵濃度超標(biāo)現(xiàn)象異常嚴(yán)重。因此,研發(fā)礦井粉塵高效控除塵技術(shù)裝備對(duì)于保障工人職業(yè)健康與安全、促進(jìn)我國(guó)“健康中國(guó)”行動(dòng)高效開(kāi)展具有重大意義?，F(xiàn)階段,業(yè)內(nèi)應(yīng)對(duì)粉塵危害的主要思路是“預(yù)防為主,綜合治理”。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),金屬礦山中有65%～75%的粉塵來(lái)自于地下采場(chǎng),該類區(qū)域工作人員集中,設(shè)備多而復(fù)雜,是地下粉塵控制的熱點(diǎn)區(qū)域[6-8]。目前已有措施包括通風(fēng)排塵、濕式鑿巖、噴霧降塵、水封爆破、干式鑿巖捕塵、水幕或者空氣幕隔離粉塵、干霧降塵、物化防塵等多項(xiàng)技術(shù)手段[9-12]。煤礦井下典型塵源主要為綜采工作面、綜掘工作面和膠帶運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)[13-15]。針對(duì)綜采工作面粉塵防治,國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者開(kāi)展了粉塵防治的理論分析、技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用研究,并取得了顯著進(jìn)展,主要體現(xiàn)在通風(fēng)除塵、注水減塵、噴霧降塵以及化學(xué)抑塵等方面[16-17];針對(duì)綜掘工作面粉塵防治,為了減少巷道掘進(jìn)時(shí)的粉塵生成量,主要采用掘進(jìn)機(jī)內(nèi)外噴霧、加強(qiáng)掘進(jìn)通風(fēng)、空氣幕控塵、濕式除塵、泡沫除塵等技術(shù)裝備進(jìn)行防控和凈化[18-19]。

為加快推進(jìn)我國(guó)礦山“空氣革命”進(jìn)程,全面貫徹落實(shí)“面向人民生命健康”要求和2018年國(guó)務(wù)院提出的“塵肺病防治攻堅(jiān)行動(dòng)”以及2019年國(guó)家啟動(dòng)的“健康中國(guó)2030”戰(zhàn)略規(guī)劃,滿足我國(guó)礦山智能、綠色、安全開(kāi)采對(duì)粉塵防治的迫切需求,切實(shí)保障礦山勞動(dòng)者的生命健康,本研究根據(jù)礦井生產(chǎn)和產(chǎn)塵特點(diǎn),從礦井開(kāi)采、掘進(jìn)、運(yùn)輸3個(gè)典型作業(yè)環(huán)節(jié)入手,研發(fā)了礦井采運(yùn)過(guò)程典型粉塵成套防治技術(shù)裝備。理論分析及應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果反映出,所研發(fā)的技術(shù)裝備有助于大幅降低礦井工作面和巷道粉塵濃度,從而解決礦井粉塵防治技術(shù)難題。

1 礦井開(kāi)采粉塵凈化技術(shù)裝備研發(fā)

1.1 金屬礦采場(chǎng)爆破粉塵防治

本研究通過(guò)對(duì)多種表面活性劑與吸濕性無(wú)機(jī)鹽復(fù)配,篩選出3種表面張力小的表面活性劑十二烷基苯環(huán)酸鈉、十二烷基磺酸鈉、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚,并復(fù)配出兩種多組份水炮泥配方,經(jīng)過(guò)熱合成工藝獲得了多組份水炮泥添加劑,并在南京梅山鐵礦開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

1.1.1 多組份水泡泥抑塵機(jī)理

多組份水炮泥是按照一定比例將基料和輔料混合配制成的一種添加劑,其中吸濕性無(wú)機(jī)鹽為基料,一種或多種表面活性劑為輔料。

多組分水炮泥作為一種復(fù)配的添加劑,具有比吸濕性無(wú)機(jī)鹽和表面活性劑效果更優(yōu)的粉塵潤(rùn)濕效果,能夠明顯增強(qiáng)水溶液爆破時(shí)霧化效果以及降低其表面張力,其抑塵機(jī)理主要為:

(1)液滴與礦塵碰撞,沉降效果得到增強(qiáng)。多組份水炮泥溶液密度大于傳統(tǒng)水炮泥,爆破時(shí)迸發(fā)力更強(qiáng),水炮泥溶液產(chǎn)生的霧滴更細(xì)更均勻、霧化范圍大,增加了礦塵與霧滴的碰撞概率。同時(shí),礦塵與霧滴結(jié)合后形成的混合顆粒密度也較大,提高了礦塵的沉降效果。

(2)礦塵被潤(rùn)濕能力得到改善。由于表面活性劑與吸濕性無(wú)機(jī)鹽等的結(jié)合,在礦塵表面的親水晶格上密實(shí)填充著表面活性劑,極大地改善了其親水性,對(duì)難以潤(rùn)濕的礦塵更具有顯著的效果。

(3)抑制二次揚(yáng)塵的產(chǎn)生。多組份水炮泥中加入的吸濕性無(wú)機(jī)鹽除了提高礦塵沉降速度外,還使得被潤(rùn)濕的礦塵繼續(xù)保持吸濕性,通過(guò)吸收空氣中水分從而具有一定的含水率,因此微細(xì)粉塵可以長(zhǎng)時(shí)間保持潤(rùn)濕性,從而可以有效抑制二次揚(yáng)塵的產(chǎn)生。

1.1.2 多組份水泡泥抑塵效果試驗(yàn)

在炮眼數(shù)量、裝藥量、水炮泥裝入數(shù)量等外界條件等同的情況下,利用塵煙在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),從裝藥開(kāi)始開(kāi)機(jī),直至爆破后可安全下井時(shí)結(jié)束,分別記錄采場(chǎng)巷幫、巷中處粉塵濃度,并分別對(duì)不裝水炮泥、裝普通水炮泥、裝兩種多組份水炮泥(分別記為M1、M2)4種條件下粉塵數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄,結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同條件下的爆破粉塵濃度變化曲線Fig.1 Variation curves of blasting dust concentration under different conditions

由圖1可知:采場(chǎng)開(kāi)始爆破后,瞬間產(chǎn)生大量粉塵進(jìn)入巷道,隨后粉塵濃度呈間歇性減弱的趨勢(shì),巷幫與巷中處粉塵濃度變化趨勢(shì)基本一致。爆破后開(kāi)啟通風(fēng)排塵系統(tǒng),在通風(fēng)大約1.5 h的情況下,粉塵濃度仍高于20 mg/m3,說(shuō)明僅靠礦井通風(fēng)排塵方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效排塵,且通風(fēng)成本高、耗時(shí)長(zhǎng)。因此,有必要從爆破源頭上進(jìn)行粉塵防治。

對(duì)圖1中4種條件下的爆破粉塵濃度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn):添加多組份水炮泥配方后有效抑制了粉塵產(chǎn)生量。與普通水炮泥相比,全塵產(chǎn)生量減少了90%以上,呼塵產(chǎn)生量減少了80%以上;通風(fēng)1.0 h后粉塵濃度低于《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》(GB 16423—2020)規(guī)定的最高允許濃度值,并且大大節(jié)約了通風(fēng)排塵時(shí)間,降低了通風(fēng)能耗,提高了生產(chǎn)效率。

1.2 煤礦綜采面粉塵防治

1.2.1 封閉霧化控除塵原理

煤礦綜采工作面粉塵防治思路主要是針對(duì)采煤機(jī)區(qū)域截割產(chǎn)塵特點(diǎn),采取采煤機(jī)區(qū)域和液壓支架區(qū)域霧化封閉控除塵方式實(shí)現(xiàn)粉塵治理。采煤機(jī)區(qū)域封閉霧化控除塵原理如圖2所示。按水霧幕與煤壁的距離,采煤機(jī)滾筒內(nèi)噴霧、采煤機(jī)搖臂外噴霧和采煤機(jī)濕式除塵風(fēng)機(jī)噴霧構(gòu)成了采煤機(jī)區(qū)域封閉霧化控除塵體系。

圖2 采煤機(jī)區(qū)域封閉霧化控除塵原理示意Fig.2 Schematic of closed atomization control dust removal in shearer area

液壓支架區(qū)域封閉除塵原理見(jiàn)圖3。針對(duì)截割粉塵由采煤空間向架前、人行道等有人作業(yè)空間的擴(kuò)散運(yùn)移規(guī)律以及移架產(chǎn)塵的特點(diǎn),液壓支架區(qū)域封閉霧化控除塵工藝原理可以概括為:①液壓支架前探梁噴霧,形成的水霧幕可在工作面的采煤空間內(nèi)形成煤壁至支架立柱間的全斷面封閉;②液壓支架架間文丘里組合式噴霧,該系統(tǒng)由文丘里負(fù)壓除塵罩與超聲波空氣霧化噴嘴構(gòu)成,形成的風(fēng)、水雙幕能夠有效捕集、封閉由采煤空間向架前及人行道等有人作業(yè)空間擴(kuò)散的小粒徑粉塵,同時(shí)在水霧活塞及文丘里效應(yīng)下,能有效抽吸呼吸帶及其上部空間運(yùn)移的移架粉塵。

圖3 液壓支架區(qū)域封閉除塵原理示意Fig.3 Schematic of closed dust removal in hydraulic support area

1.2.2 控除塵裝備研究及應(yīng)用

基于前文所述煤礦綜采面控除塵原理,在采煤機(jī)區(qū)域,通過(guò)不斷優(yōu)化采煤機(jī)搖臂噴霧組并布置采煤機(jī)新型濕式除塵風(fēng)機(jī),構(gòu)成了煤機(jī)區(qū)域局部霧化封閉控除塵技術(shù)裝備系統(tǒng);在液壓支架區(qū)域,沿液壓支架長(zhǎng)度方向布置單水霧化噴嘴組,沿液壓支架寬度方向布置文丘里霧化裝置,構(gòu)成了液壓支架局部霧化封閉控除塵技術(shù)裝備系統(tǒng)。將霧化封閉控除塵裝置系統(tǒng)在棗莊礦業(yè)蔣莊煤礦905外工作面進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,應(yīng)用效果如圖4所示。蔣莊煤礦905外工作面控塵效果測(cè)試參數(shù)見(jiàn)表1。

圖4 煤礦綜采面霧化封閉控除塵裝置及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果Fig.4 Atomization closed dust control(removal)device in fully mechanized coal mining face and its field application effect

表1 綜采工作面霧化封閉控除塵效果測(cè)試參數(shù)Table 1 Test parameters of atomization closed dust control(removal)effect in fully mechanized mining face

由表1可知:現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后,綜采工作面霧化封閉控除塵技術(shù)裝備對(duì)工作面平均總塵、呼塵降塵率均大于90%。因此,該裝備對(duì)于綜采工作面高濃度粉塵的治理效果顯著,起到了積極有效的抑塵作用。

2 礦井掘進(jìn)粉塵凈化技術(shù)裝備研發(fā)

2.1 金屬礦掘進(jìn)巷道粉塵防治

2.1.1 掘進(jìn)巷道粉塵凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

針對(duì)金屬礦掘進(jìn)巷道通風(fēng)除塵效果不佳進(jìn)而污染井下風(fēng)流的問(wèn)題,研發(fā)了一種運(yùn)行可靠、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)的掘進(jìn)巷道粉塵凈化系統(tǒng)裝置。該裝置由壓風(fēng)筒、抽風(fēng)筒、變頻調(diào)速裝置、煙塵傳感器、濕式除塵風(fēng)機(jī)、通風(fēng)機(jī)等組成,具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 掘進(jìn)巷道粉塵凈化系統(tǒng)裝置平面示意Fig.5 Plan schematic of the dust purification system device in heading roadway

結(jié)合圖5分析可知,掘進(jìn)巷道粉塵凈化系統(tǒng)的工作原理主要為:壓風(fēng)筒將來(lái)自中段橫巷上風(fēng)側(cè)的風(fēng)流壓入掘進(jìn)工作面,風(fēng)流在重力勢(shì)能和動(dòng)能的共同作用下,從壓風(fēng)筒出口流出后沿著正前方向下卷吸掘進(jìn)工作面粉塵進(jìn)入掘進(jìn)巷道左右兩側(cè)的兩條抽風(fēng)筒,然后匯集到布置在中段橫巷下風(fēng)側(cè)的出風(fēng)筒,最后由濕式除塵風(fēng)機(jī)凈化后進(jìn)入井下循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)。壓風(fēng)筒布置于巷道中心位置頂部,抽風(fēng)筒布置在兩側(cè)壁面的呼吸帶高度處。如此布置可使得送風(fēng)風(fēng)流不存在與巷道壁面的貼附阻力,減少了通風(fēng)阻力損失;抽風(fēng)風(fēng)流不存在渦流,能夠均勻地被引入進(jìn)抽風(fēng)筒,提高了含塵氣流的捕集效果。

2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

將該凈化系統(tǒng)在銅山銅礦某掘進(jìn)巷道開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知:應(yīng)用掘進(jìn)巷道粉塵凈化系統(tǒng)裝置后,粉塵濃度顯著降低,由應(yīng)用前的31.5～222.5 mg/m3減少至應(yīng)用后的2.5～12.7 mg/m3,除塵效率達(dá)到91%以上,掘進(jìn)工作面的作業(yè)環(huán)境得到了極大改善,凈化后的風(fēng)流進(jìn)入井下循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng),有效提高了礦井風(fēng)流利用率。

表2 掘進(jìn)巷道粉塵防治試驗(yàn)效果Table 2 Test effects of the dust prevention and control in driving roadway

2.2 煤礦綜掘面粉塵防治

2.2.1 綜掘面風(fēng)霧雙幕協(xié)同增效控除塵裝備研發(fā)

2.2.1.1 新型附壁風(fēng)筒研發(fā)

本研究研發(fā)了一種新型智能化附壁風(fēng)筒,如圖6所示。其優(yōu)點(diǎn)為:附壁風(fēng)筒與分風(fēng)器組合,實(shí)現(xiàn)了同步開(kāi)啟與關(guān)閉。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單,工人通過(guò)氣控箱來(lái)控制分風(fēng)器和附壁風(fēng)筒系統(tǒng)。當(dāng)分風(fēng)器開(kāi)啟時(shí)附壁風(fēng)筒關(guān)閉,當(dāng)分風(fēng)器關(guān)閉時(shí)附壁風(fēng)筒開(kāi)啟。整個(gè)附壁風(fēng)筒由內(nèi)筒和外筒組成,內(nèi)筒通過(guò)氣動(dòng)機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)伸縮功能,目的是實(shí)現(xiàn)附壁內(nèi)筒的開(kāi)啟與關(guān)閉。在整個(gè)外風(fēng)筒側(cè)面的1/3部分開(kāi)出“2323”模式(附壁風(fēng)筒一側(cè)共設(shè)計(jì)8組條形分風(fēng)口,尺寸分別為225 mm×70 mm(A型)與340 mm×50 mm(B型),2條A型出風(fēng)口或3條B型出風(fēng)口為1組,并呈間隔分布,確保側(cè)向分時(shí)形成風(fēng)幕墻,有效阻斷塵源外溢,實(shí)現(xiàn)有效控塵)的方孔,整個(gè)方孔的面積按照一定的比例進(jìn)行設(shè)計(jì),確保側(cè)吹風(fēng)時(shí)形成風(fēng)幕墻,有效阻斷塵源外溢,從而實(shí)現(xiàn)控塵。

圖6 新型附壁風(fēng)筒實(shí)物圖Fig.6 Physical drawing of the new wall attached air duct

2.2.1.2 巷道干霧凈化水幕技術(shù)設(shè)計(jì)與研發(fā)

綜掘面迎頭空間內(nèi)粉塵可以通過(guò)干式除塵及掘進(jìn)機(jī)外噴霧降塵裝置進(jìn)行有效沉降,但仍有部分粉塵隨風(fēng)流擴(kuò)散至巷道后部,造成粉塵污染,且大多為懸浮態(tài)的細(xì)小粉塵顆粒。因此,在與迎頭一定距離處布置一套干霧降塵系統(tǒng),可在巷道后部形成霧狀水幕墻,其噴出的霧滴粒徑較小,可有效阻擋粉塵向巷道后部運(yùn)移。干霧測(cè)試效果如圖7所示。

圖7 干霧測(cè)試效果Fig.7 Test effect of dry fog

2.2.2 綜掘面風(fēng)霧雙幕協(xié)同增效控除塵裝備應(yīng)用

風(fēng)霧雙幕協(xié)同增效控除塵裝備在淮北礦業(yè)鄒莊煤礦7703綜掘工作面應(yīng)用后,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定了各工序的粉塵濃度,并計(jì)算了降塵效率。測(cè)定結(jié)果顯示:綜掘工作面的粉塵濃度顯著降低,總塵與呼塵平均降塵率分別為97.78%和98.13%。由此可知:綜掘面風(fēng)霧雙幕協(xié)同增效控除塵系統(tǒng)可以顯著降低綜掘工作面的粉塵濃度,改善工作面區(qū)域的作業(yè)環(huán)境。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果如圖8所示。

圖8 風(fēng)霧雙幕控除塵系統(tǒng)應(yīng)用效果Fig.8 Application effects of w ind fog double curtain control dust removal system

3 礦井運(yùn)輸粉塵凈化技術(shù)裝備研發(fā)

皮帶運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)是礦井運(yùn)輸系統(tǒng)的關(guān)鍵產(chǎn)塵點(diǎn)。礦料與皮帶一起做勻速運(yùn)動(dòng),在轉(zhuǎn)載點(diǎn)前方幾乎是水平運(yùn)動(dòng);當(dāng)?shù)V料運(yùn)動(dòng)到達(dá)轉(zhuǎn)載點(diǎn)時(shí),由于礦料做下落運(yùn)動(dòng);當(dāng)?shù)V料落到溜槽上后,由于溜槽具有一定的坡度,礦料會(huì)沿溜槽下滑,再落到底層皮帶上。由于存在落差,礦料在下落過(guò)程中受到空氣阻力作用,使周圍空氣發(fā)生流動(dòng),產(chǎn)生不穩(wěn)定氣流,造成細(xì)小粉塵飛揚(yáng),引發(fā)揚(yáng)塵。礦料含水率越低,其質(zhì)量越輕,粉塵飛揚(yáng)越嚴(yán)重。本研究以煤礦膠帶運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)為例,分析半封閉干霧抑塵裝置的研發(fā)情況與應(yīng)用效果。

3.1 皮帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)干霧降塵裝置研發(fā)

皮帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)的干霧降塵裝置由干霧發(fā)生裝置、封閉網(wǎng)、高壓氣水管路、支撐鐵架4個(gè)部分組成,如圖9和圖10所示。轉(zhuǎn)載點(diǎn)位于上皮帶和下皮帶之間,將封閉網(wǎng)安裝在上皮帶和下皮帶之間,形成半封閉空間;在下皮帶機(jī)底部安裝支撐鐵架,將干霧降塵裝置安裝在支撐鐵架上,聯(lián)通氣水管路。干霧降塵裝置由3組超聲干霧噴頭組成,每組3～5個(gè),1組噴頭朝向皮帶機(jī)運(yùn)動(dòng)方向,2組噴頭朝向封閉網(wǎng)空間,形成對(duì)落塵的全方位濕潤(rùn)捕集。

圖9 皮帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)干霧降塵裝置工作原理示意Fig.9 Schematic of the working principle of the dry fog dust reduction device at belt transfer point

圖10 皮帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)干霧發(fā)生器實(shí)物圖Fig.10 Physical drawing of dry fog generator at belt transfer point

3.2 溜煤眼處干霧降塵裝置研發(fā)

本研究研發(fā)的溜煤眼轉(zhuǎn)載點(diǎn)干霧降塵裝置如圖11、圖12所示,該裝置由干霧發(fā)生器、支撐架、高壓氣水管路、封閉網(wǎng)4個(gè)部分組成。溜煤眼轉(zhuǎn)載點(diǎn)的粉塵主要來(lái)源于皮帶溜向溜煤眼的區(qū)域以及落煤落進(jìn)溜煤眼后因卷吸氣流引起的揚(yáng)塵。據(jù)此設(shè)計(jì)了2個(gè)矩形鐵架十字交叉安裝在溜煤眼上部,然后將干霧降塵裝置懸掛在支撐架上,利用500目濾網(wǎng)對(duì)鐵架進(jìn)行包裹,即對(duì)溜煤眼的上部空間進(jìn)行封閉,提高干霧降塵裝置的降塵效率。

圖11 溜煤眼轉(zhuǎn)載點(diǎn)干霧降塵裝置工作原理示意Fig.11 Schematic of the working principle of dry fog dust reduction device at transfer point of coal chute

圖12 溜煤眼轉(zhuǎn)載點(diǎn)干霧降塵裝置實(shí)物圖Fig.12 Physical drawing of dry fog dust reduction device at coal chute transfer point

干霧發(fā)生器布設(shè)3組超聲干霧噴頭,每組3個(gè),1組噴頭朝向皮帶機(jī)運(yùn)動(dòng)方向,2組噴頭朝向?yàn)V網(wǎng)封閉空間,在封閉空間中霧滴與粉塵充分接觸,迅速沉降,形成對(duì)落塵的全方位濕潤(rùn),最大限度地降低皮帶機(jī)溜向溜煤眼的粉塵。同時(shí),該降塵裝置通過(guò)干霧降塵裝備控制柜控制噴霧裝置的啟閉。

3.3 干霧降塵裝置現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

將該干霧降塵裝置在淮北礦業(yè)集團(tuán)楊柳煤礦皮帶運(yùn)輸回風(fēng)巷進(jìn)行了全面應(yīng)用,并實(shí)現(xiàn)了智能化控制。干霧降塵裝置在井下運(yùn)輸回風(fēng)巷的安裝與應(yīng)用效果如圖13所示。

圖13 井下干霧降塵裝置安裝應(yīng)用Fig.13 Installation and application of underground dry fog dust reduction device

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果(表3)表明:干霧降塵裝置在皮帶運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)的降塵效率達(dá)到80.4%,在溜煤眼轉(zhuǎn)載點(diǎn)處的降塵效率達(dá)到81.8%,具有良好的降塵效率,反映出干霧降塵技術(shù)可以在煤礦井下轉(zhuǎn)載點(diǎn)處進(jìn)行推廣應(yīng)用。

表3 轉(zhuǎn)載點(diǎn)抑塵效果測(cè)試結(jié)果Table 3 Test results of dust suppression effect at transfer point

4 結(jié) 論

針對(duì)礦井開(kāi)采、掘進(jìn)、運(yùn)輸?shù)?個(gè)典型作業(yè)環(huán)節(jié)的粉塵防治難點(diǎn),研發(fā)并現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)了金屬礦采場(chǎng)多組份水炮泥抑塵、煤礦綜采面封閉霧化控除塵、金屬礦掘進(jìn)巷道粉塵凈化、煤礦綜掘面風(fēng)霧雙幕協(xié)同增效控除塵、礦井皮帶運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)干霧降塵等高效技術(shù)裝備體系,主要得到以下結(jié)論:

(1)針對(duì)礦井開(kāi)采系統(tǒng),與普通水炮泥相比,研制的新型多組份水炮泥全塵降塵率提高了90%以上,呼塵降塵率提高了80%以上。研發(fā)了新型采煤機(jī)濕式除塵風(fēng)機(jī)與液壓支架文丘里霧化裝置,構(gòu)建了煤礦綜采面塵源局部霧化封閉控除塵技術(shù)設(shè)備,全塵降塵率和呼塵降塵率均達(dá)到91%以上。

(2)針對(duì)礦井掘進(jìn)系統(tǒng),對(duì)金屬礦掘進(jìn)巷道通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化研究,研究設(shè)計(jì)了一種適合金屬礦掘進(jìn)巷道的粉塵凈化系統(tǒng)裝置,其除塵效率達(dá)到91%以上,有效解決了掘進(jìn)工作面和掘進(jìn)巷道的粉塵治理難題。研發(fā)了新型附壁風(fēng)筒及巷道干霧凈化水幕技術(shù),對(duì)混合通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,構(gòu)建了風(fēng)霧雙幕協(xié)同增效控除塵技術(shù)體系,總塵與呼塵平均降塵率分別為97.78%和98.13%。

(3)針對(duì)礦井運(yùn)輸系統(tǒng),研制了礦井皮帶運(yùn)輸半封閉干霧抑塵裝置,該裝置對(duì)皮帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)和溜煤眼轉(zhuǎn)載點(diǎn)的除塵效率分別為80.4%、81.8%,實(shí)現(xiàn)了礦井運(yùn)輸粉塵的高效控除。