煤礦井下帶式輸送機噴霧降塵裝置研究

李俊威

（山西汾西中興煤業(yè)有限責任公司， 山西 交城 030500）

引言

山西某礦設(shè)計生產(chǎn)能力為每年2.7 Mt，礦井現(xiàn)開采水平煤層具有煤與瓦斯突出危險性，同時礦井巷道內(nèi)風速、風量較大。隨著礦井綜合機械化開采水平不斷提升，井下煤炭產(chǎn)量較大且開采原煤較為破碎，采用帶式輸送機外運開采的原煤時在外界影響下容易出現(xiàn)粉塵外溢情況，同時在帶式輸送機轉(zhuǎn)載點位置存在一定落差，原煤在下落過程中粉塵產(chǎn)生量較大[1-3]。帶式輸送機運輸過程中產(chǎn)生的粉塵會隨通風風量漂移。巷道內(nèi)粉塵會影響巷道內(nèi)作業(yè)人員身體健康并給電氣設(shè)備正常運行帶來制約，而帶式輸送機運輸過程中產(chǎn)生的粉塵是巷道內(nèi)粉塵主要來源之一，因此采取針對性措施降低帶式輸送機原煤運輸過程中粉塵產(chǎn)生量對提升礦井生產(chǎn)安全保障能力，改善回采巷道內(nèi)環(huán)境質(zhì)量等均有一定促進意義[4-6]。文中依據(jù)現(xiàn)場情況，提出一種風水聯(lián)動噴霧降塵裝置，在帶式輸送機轉(zhuǎn)載點等位置布置該噴霧降塵裝置可有效降低運輸過程中粉塵產(chǎn)生量。

1 噴霧降塵裝置結(jié)構(gòu)組成及安裝工藝

1.1 組成結(jié)構(gòu)

帶式輸送機是井下原煤運輸?shù)闹饕O(shè)備，并通過搭接方式將采掘作業(yè)面生產(chǎn)的原煤運輸至地面。帶式輸送機搭接處受到原煤掉落沖擊、通風等多因素作用，粉塵產(chǎn)生量較大。若對轉(zhuǎn)載點進行密閉可有效降低粉塵外溢量，但是由于無法及時掌握轉(zhuǎn)載點情況，從而存在一定安全風險；若采用傳統(tǒng)的灑水方式降塵，由于水滴粒徑較大對粉塵吸附效果不佳，導致降塵效果不明顯[7-8]。

結(jié)合工作經(jīng)驗以及以往研究成果，提出一種以壓風、壓水為動力源的噴霧降塵裝置，該裝置組成單元包括有粉塵濃度傳感器、氣源、水質(zhì)過濾裝置、紅外線探測器、高壓噴頭、風水混合器等，具體如圖1 所示。該噴霧降塵裝置中紅外傳感器主要作用是對噴霧降塵點附近是否存在工作人員進行測定，若現(xiàn)場存在工作人員時則停止噴霧，避免影響工作人員正常通行或者工作；粉塵濃度傳感器用以實時測定粉塵濃度，當粉塵濃度超標時該裝置自動開啟噴霧，若粉塵濃度在允許范圍內(nèi)則不噴霧；在原有的壓風、供水管路中添加過濾器，壓風及壓水在風水混合裝置內(nèi)實現(xiàn)風、水自動平衡，通過霧化噴頭噴出，形成小顆粒水霧，增加降塵效果。提出的噴霧降塵裝置具備自動噴霧、噴霧效率高、用水量少等優(yōu)點[9-12]。

圖1 噴霧降塵裝置結(jié)構(gòu)組成示意圖

1.2 安裝工藝

根據(jù)巷道規(guī)格(長度、斷面)、粉塵濃度等確定噴霧量，并依據(jù)后續(xù)降塵效果調(diào)整噴霧量。在噴霧降塵裝置安裝時，在壓風管路、壓水管路上均通過兩通閥門（Φ10 mm）與調(diào)制箱（風水混合器）連接；調(diào)制箱用Φ10 mm 軟膠連接灑水管。調(diào)整箱固定到巷幫距離底板1.2 m 位置，灑水管位于帶式輸送機輸送帶上方1.2 m 處，在灑水管上布置有霧化噴頭，實現(xiàn)全覆蓋噴霧。在噴霧降塵裝置灑水管上安裝X 型高壓噴嘴，共計布置5 個，從而實現(xiàn)巷道斷面全覆蓋降塵。該噴霧降塵裝置壓風風壓可在0.4～1.0 MPa 范圍內(nèi)調(diào)整；水壓在0.8～3.0 MPa 調(diào)整，過濾裝置過濾精度可達到80 μm。

2 現(xiàn)場應用分析

2.1 現(xiàn)場布置

在南翼六采區(qū)運輸巷內(nèi)布置的帶式輸送機型號為DTL100/100/2×200，該帶式輸送機額定運行速度為3.15 m/s，巷道內(nèi)風流速度為1.3 m/s。在噴霧降塵裝置灑水管上安裝X 型高壓噴嘴。礦井南翼六采區(qū)運輸大巷內(nèi)帶式輸送機機頭、機尾處有2 個轉(zhuǎn)載點，受到巷道內(nèi)風速大、運輸原煤含水率低、粒徑小以及轉(zhuǎn)載點落差大等因素影響，運輸大巷內(nèi)粉塵濃度整體較高。

運輸大巷巷寬介于4.5～5.0 m，巷道一側(cè)有行人通道，另一側(cè)布置有帶寬1 000 mm 帶式輸送機，帶式輸送機機頭及機尾處轉(zhuǎn)載點落差分別為0.53 m、0.46 m。為降低轉(zhuǎn)載點位置粉塵濃度，將噴霧降塵裝置分別布置在機頭及機尾轉(zhuǎn)載點前方1.2 m、2.0 m 位置，具體噴霧裝置布置如圖2 所示。

圖2 轉(zhuǎn)載點位置噴霧降塵布置示意圖

2.2 應用效果

在距離轉(zhuǎn)載點 0.5 m、2.5 m、5 m 以及 9 m 位置分別布置測點，對噴霧降塵裝置應用前后各測點粉塵濃度變化情況進行監(jiān)測，具體測定結(jié)果如表1、表2所示。

表2 機尾轉(zhuǎn)載點噴霧降塵效果

從表1 和表2 中看出，采用噴霧降塵裝置后南翼六采區(qū)運輸巷機頭、機尾轉(zhuǎn)載點處粉塵降低率介于68.19%～83.63%，其中在距離機頭轉(zhuǎn)載點0.5 m 處粉塵濃度降低率最低，為68.19%；在距離機尾轉(zhuǎn)載點2.5 m 位置粉塵濃度降低值最高，為83.63%。當帶式輸送機運輸過程中，由于轉(zhuǎn)載點粉塵濃度較高，噴霧裝置會自動運行；而帶式輸送機停機時由于轉(zhuǎn)載點處不產(chǎn)生粉塵，因此粉塵傳感器測定粉塵濃度較低，噴霧裝置則處于停止工作狀態(tài)。噴霧裝置可依據(jù)現(xiàn)場粉塵濃度（帶式輸送機是否開啟）自動降塵，同時在噴霧過程中X 型高壓噴嘴霧化效果好、噴霧分布均勻，帶式輸送機轉(zhuǎn)載及運輸期間產(chǎn)生的粉塵與噴霧顆粒粘附并及時下落，降塵效果較為明顯。文中所提噴霧降塵裝置在南翼六采區(qū)運輸巷內(nèi)平穩(wěn)運行超過0.5 年，期間未出現(xiàn)噴嘴堵塞、裝置運行異常等各種情況，噴霧降塵效果較為顯著；現(xiàn)階段已將該裝置推廣應用到北翼集中大巷、西三采區(qū)集中大巷等各粉塵濃度較高巷道內(nèi)，達到了改善巷道環(huán)境質(zhì)量的目的。

3 結(jié)語

帶式輸送機運輸原煤時受到煤層破碎、巷道風速大以及轉(zhuǎn)載點落差大等多因素影響，在運輸過程中會產(chǎn)生一定量粉塵，惡化巷道空氣質(zhì)量。運輸系統(tǒng)粉塵產(chǎn)生點主要集中在風速大巷道及轉(zhuǎn)載點位置。根據(jù)帶式輸送機噴霧降塵需要，提出水氣噴霧自動降塵裝置，并對裝置結(jié)構(gòu)組成以及現(xiàn)場應用效果等進行分析。現(xiàn)場應用后，運輸巷內(nèi)帶式輸送機轉(zhuǎn)載點處粉塵濃度外溢問題得以有效解決，粉塵濃度綜合降低到65.76%，同時噴霧降塵裝置運行平穩(wěn)，可在一定程度上改善煤礦井下環(huán)境質(zhì)量。