一種綜采工作面新型通風(fēng)除塵裝置設(shè)計及應(yīng)用分析

劉 飛

（霍州煤電集團汾源煤業(yè)有限公司， 山西 忻州 035100）

引言

礦井在進行日常生產(chǎn)作業(yè)時，通常會產(chǎn)生大量的粉塵，若不及時進行降塵除塵，這些高濃度的粉塵一方面會嚴重影響礦井正常安全生產(chǎn)作業(yè)，另一方面還會影響礦井機械設(shè)備的使用壽命，危害礦井作業(yè)人員的身心健康，而當(dāng)前礦井采掘工作面所用的除塵措施較局限，除塵效果也不是很理想，各礦井普遍應(yīng)用的除塵措施主要有煤層注水降塵，工作面噴霧除塵，負壓降塵以及采用泡沫降塵等，這些除塵方式的在日常應(yīng)用中大多存在很多不足?；糁菝弘娂瘓F某礦1101工作面綜采的煤層屬于突出煤層，一方面煤層自身含水率就相對較低，另一方面當(dāng)前所用的除塵設(shè)備除塵效果不是很理想，加之受瓦斯抽采的影響，這樣就造成了礦井綜采工作面出現(xiàn)粉塵濃度較高的問題。該礦應(yīng)用了給煤層注水的方式來讓煤層含水率增加，但受瓦斯抽采鉆孔的影響，煤層注水效果不佳，對此，基于霍州煤電集團某礦1101 工作面工程概況，設(shè)計了一種新型除塵裝置來降低采煤工作面粉塵濃度。

1 霍州煤電集團某礦1101 工作面概況

在霍州煤電集團某礦1101 工作面中，其走向、傾斜與總面積分別是150 m、509 m 與76 350 m2。而且工作面的東、南、西、北分別是井田邊界、1102 工作面、采區(qū)的3 條大巷、4 號采空區(qū)。

在對1101 工作面進行回采的是15 號煤層，其厚度平均是6.5 m，傾角最小與最大約為4°、16°。MG750/1940-WD 型電牽引采煤機適用于該工作面中，其切眼、采高、回采率分別是150 m、6 m、93%，當(dāng)容重是1.44 t/m3時，那么循環(huán)產(chǎn)量與回采周期分別是977 t、147 d[1-2]。

當(dāng)回采1101 工作面初期，工作面中產(chǎn)生的大量粉塵不僅會堵塞噴霧裝置，而且不能使噴霧降塵的自動化得以實現(xiàn)，這就造成了在回采工作面時，降塵效果較差、設(shè)備故障發(fā)生率較高，不能使工作面生產(chǎn)的高效性與安全性得到滿足?；谝陨铣霈F(xiàn)的問題，霍州煤電集團某礦設(shè)計出了一種新型的通風(fēng)除塵裝置并展開分析。

2 新型通風(fēng)除塵裝置的構(gòu)成部分

1）從圖1 可以看出，驅(qū)動電機、噴頭、伸縮桿、輸水管、排水泵、支撐架等部分構(gòu)成了新型的通風(fēng)除塵裝置。

圖1 綜采工作面新型通風(fēng)除塵裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2）排水泵分別固定連接著支撐架與輸水管，而且輸水管固定連接的是其頂部，伸縮桿分別固定連接的是支撐架與高壓噴頭，驅(qū)動電機固定連接的是支撐架的剩余一側(cè)。

3）把防護組件設(shè)置到噴頭的底部，密封塊、固定彈簧、固定彈簧、電磁鐵、活動槽、貫穿孔、內(nèi)防護管、排水孔、放置槽、外防護管等部分構(gòu)成了防護組件。

4）一共有10 個噴頭，而且這10 個噴頭的分布是線性的、等間接的，噴頭和放置槽的數(shù)量相同并對應(yīng)的，噴頭底端的外側(cè)和放置槽里面的內(nèi)徑是相互匹配的尺寸[3]。

5）外防護管中管道是中空的，外防護管的兩邊固定連接的是支撐架兩邊的側(cè)壁，外防護管所具有的內(nèi)腔室和放置槽相互連通。

6）把內(nèi)防護管安裝到外防護管中，把活動槽開設(shè)到內(nèi)防護管下端，把電磁鐵安裝在活動槽中，把固定彈簧安裝在電磁鐵的下端，把密封塊安裝在固定彈簧的下端。

7）內(nèi)防護管中管道是實心管，有不少的貫穿孔被布置在其內(nèi)部，而且分布是線性的、等間接的，放置槽和貫穿孔之間的內(nèi)徑尺寸彼此匹配，在連接排水孔和放置槽的線上布置貫穿孔，排水孔和活動槽二者的開口是相互對應(yīng)的，在活動槽的底部鑲嵌一塊電磁鐵，有不少組的固定彈簧，而且自活動槽下端的四角呈現(xiàn)矩形形狀進行分布，活動槽中的密封塊被固定彈簧推出來，并在排水孔里面進行了插接，在活動槽要把密封塊再次帶回時，就可以打開電磁鐵，進而促進密封塊被電磁鐵所吸附，然后把密封塊再次帶到活動槽中。

8）管路中有貫穿的排水泵一側(cè)的抽水端，而且使其一直延伸到水箱中，輸水管和排水泵一側(cè)的出水管固定連接，把不少的出水管設(shè)置與貫穿到輸水管的底部，而且支撐架底端有貫穿、延長的出水管，出水管固定連接著伸縮桿的上部。

9）伸縮桿為設(shè)置中空，用螺紋把噴頭的上端和伸縮桿的底端連接起來，水箱中的水會被排水泵從伸縮桿中經(jīng)過，然后在輸送至噴頭中，進而使防塵噴霧得以實現(xiàn)，噴頭距離放置槽的長度可以由伸縮桿來實現(xiàn)，使噴頭便于拆卸[4]。

10）把安裝腔固定相連在支撐架兩側(cè)中的右側(cè)，驅(qū)動電機固定連接著安裝腔，內(nèi)防護管兩端的左側(cè)一端的核心位置和驅(qū)動電機具有的輸出端是固定相連的，若想旋轉(zhuǎn)內(nèi)防護管，那么可以由驅(qū)動電機來帶動，進而使貫穿孔具體位置被改變。

3 使用新型通風(fēng)除塵裝置

3.1 裝置的基本工作原理

1）在放置槽內(nèi)部插接有噴頭，所放置的貫穿孔是垂直的，進而連通排水孔和放置槽，繼而把排水泵開啟，伸縮桿把水箱中的水一直輸送至噴頭內(nèi)部，然后在用排水孔、貫穿孔與放置槽來對內(nèi)防護管和外防護管進行貫穿，使防塵噴霧得以實現(xiàn)。

2）在結(jié)束噴霧之后，開啟驅(qū)動電機，帶動內(nèi)防護管，進而使其旋轉(zhuǎn)，進而改變放置貫穿孔的位置，從垂直改變成水平，在此時，排水孔會和活動槽的開口處相對，然后在關(guān)閉電磁鐵，由于固定彈簧所產(chǎn)生的彈力對密封塊的作用，而使其下移，那么密封塊會從活動槽中滑出，滑出的密封塊插接至排水孔中，就會堵住排水孔，進而避免有灰塵落到噴頭中。

3）在進行拆卸時，伸縮桿會由于控制而進行收縮，把噴頭從放置槽中取出來，然后再對噴頭進行旋轉(zhuǎn)，就能夠?qū)婎^進行拆卸，在結(jié)束更換之后，把伸縮桿松開，在此時，由于重力對噴頭的作用，就會再次插接至放置槽中，便于其安裝和拆卸。

3.2 使用的優(yōu)勢

1）故障發(fā)生的概率比較低：和之前的噴霧除塵裝置相比較，當(dāng)沒有降塵要求時，新型的通風(fēng)除塵裝置能夠經(jīng)過使用防護組件來堵住噴頭，進而防止在管路與噴頭中進入粉塵，使故障在設(shè)備中發(fā)生的概率降低，延長該裝置的使用期限。

2）較高的自動化水平：開始與停止之前的噴霧裝置時，其操作只要是人工，并且在對割煤作業(yè)進行停止時，仍需要人工來停止噴霧，可是，新型的通風(fēng)除塵裝置在控制噴頭進行灑水時，是由驅(qū)動電機來實現(xiàn)的，這樣把自動化除塵的水平給提高了，把除塵的工作強度給降低了[5]。

3）較好的降塵效果：在安裝完成之前的噴霧裝置之后，其高度是不能調(diào)節(jié)的，由于工作面中的風(fēng)流所帶來的影響，阻礙了除塵高度的提升，而新型的通風(fēng)除塵裝置不但可以對伸縮架進行調(diào)節(jié)，還可以對不同位置的灰塵進行清除，使用的范圍比較廣、較強的實用性、較好的除塵效果。

4）該新型除塵設(shè)備制造維護成本低：該新型除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易制造，設(shè)備構(gòu)件成本低，礦井地面的機修廠變可自行進行焊接制作，制作整套設(shè)備總體成本低，且該新型除塵設(shè)備所用的配件大多具有較強的通用性，易拆卸易維修以及易更換，對于日常應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的一些小問題，礦井值班維修員通常就可進行維修。

5）該新型除塵設(shè)備適用性強，可應(yīng)用的范圍廣：在日常生產(chǎn)作業(yè)中，可把該設(shè)備布置于采煤機上有效降低綜采工作面粉塵濃度，也可裝設(shè)于掘進機上來降低掘進迎頭粉塵濃度，此外還可把該設(shè)備布置于采面轉(zhuǎn)載點位置以及皮帶機搭接部位，這樣也可起到較好的除塵降塵效果。

4 應(yīng)用效果分析

該礦在2021 年2 月將2 套新型通風(fēng)除塵裝置安裝于1101 工作面中，經(jīng)過使用3 個月的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)：相比較與之前的噴霧除塵裝置，大大減少了故障率，使維修設(shè)備的費用降低；而且，當(dāng)該除塵裝置用于工作面之后，降低了所含的粉塵質(zhì)量，使除塵效果得到了提升，使回采工作面的安全性得到了提高，并取得的成效非常明顯。