李 志

(淮北礦業(yè)集團(tuán) 通防處，安徽 淮北 235006)

近年來(lái)，隨著綜采掘機(jī)械化在煤礦的普遍推廣使用，煤巷綜掘工作面產(chǎn)塵量也越來(lái)越大。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，在未采取任何防塵措施的情況下，掘進(jìn)機(jī)割煤時(shí)粉塵濃度高達(dá)1 000～3 000 mg/m3，大量粉塵彌散整個(gè)工作面和巷道，使掘進(jìn)巷道內(nèi)粉塵濃度嚴(yán)重超限。如此高濃度的粉塵，不僅嚴(yán)重污染井下空氣，危害工人的身體健康，也潛藏著可燃爆炸的危險(xiǎn)性，嚴(yán)重威脅礦井安全生產(chǎn)?，F(xiàn)階段煤巷綜掘防塵主要手段為煤層注水、使用綜掘機(jī)內(nèi)外噴霧和凈化風(fēng)流的防塵水幕等，除塵效果不理想。因此，必須高度重視綜掘工作面的粉塵防治，采取有效措施，控制掘進(jìn)巷道內(nèi)產(chǎn)塵量，使巷道內(nèi)空氣中的粉塵濃度達(dá)到規(guī)定值。

目前，綜掘除塵技術(shù)理論和實(shí)踐研究主要集中在巖巷綜掘工作面，形成了粉塵處理、控塵等綜合技術(shù)，特別是除塵風(fēng)機(jī)的使用，改善了巖巷綜掘粉塵治理現(xiàn)狀。但是煤巷綜掘工作面使用除塵風(fēng)機(jī)卻受到很大限制，其主要原因是煤塵、瓦斯具有爆炸性，對(duì)設(shè)備使用安全性要求高?！睹旱V安全規(guī)程》明確規(guī)定“煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷的掘進(jìn)通風(fēng)方式應(yīng)采用壓入式，不得采用抽出式(壓氣、水力引射器不受此限)；如果采用混合式，必須制定安全措施。瓦斯噴出區(qū)域和煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出煤層的掘進(jìn)通風(fēng)方式必須采用壓入式”。因此，為有效解決煤巷綜掘防塵問(wèn)題，淮北礦業(yè)集團(tuán)研制使用了一種新型高壓水射流除塵裝置，采用旋轉(zhuǎn)射流代替原來(lái)的老式普通射流，用高壓大流量循環(huán)水源(大于15 MPa)代替原來(lái)的低壓水源(4 MPa)，動(dòng)力強(qiáng)，不僅能提高能量轉(zhuǎn)換效率，有效縮短風(fēng)機(jī)長(zhǎng)度，提高除塵效率和效果，同時(shí)產(chǎn)生的除塵水經(jīng)過(guò)濾可循環(huán)再利用，環(huán)保高效，效果良好。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該裝置主要由高壓大流量注水泵站、射流器、除塵風(fēng)筒、旋流器、風(fēng)水分離器、氣動(dòng)泵、回水和保護(hù)裝置組成。射流器和旋流器用流線型支架固定于除塵風(fēng)筒中央，射流迅速擴(kuò)散至風(fēng)筒邊緣，盡可能多地將射流能量傳給風(fēng)流，風(fēng)筒由不銹鋼鋼板卷制而成，出風(fēng)段設(shè)有風(fēng)水分離器，將絕大部分水流分離引出風(fēng)機(jī)，經(jīng)氣動(dòng)泵回水箱過(guò)濾并循環(huán)使用。高壓水射流引風(fēng)除塵裝置示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 高壓水射流引風(fēng)除塵裝置示意圖

2 工作原理及技術(shù)參數(shù)

1) 工作原理。當(dāng)綜掘機(jī)作業(yè)時(shí)，開(kāi)啟高壓水射流除塵裝置，高壓水流經(jīng)過(guò)射流器形成高速射流，在進(jìn)風(fēng)口處產(chǎn)生負(fù)壓進(jìn)行引風(fēng)，把含有瓦斯或粉塵的空氣吸入風(fēng)機(jī)，含塵風(fēng)流進(jìn)入風(fēng)筒到旋流器迅速霧化，高速霧粒與粉塵密集碰撞，產(chǎn)生動(dòng)量交換，配合高壓水射流的卷吸作用，在除塵段產(chǎn)生渦流和紊流，水霧將粉塵包裹并隨霧粒沉降，達(dá)到通風(fēng)和降塵的目的；風(fēng)水分離器利用水霧的旋轉(zhuǎn)離心力，再將氣水進(jìn)行分離，含塵水經(jīng)過(guò)氣泵收集到集塵箱過(guò)濾，循環(huán)使用。

2) 技術(shù)參數(shù)。

技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 技術(shù)參數(shù)表

3 安裝使用方法

1) 將高壓注水泵站安裝在轉(zhuǎn)運(yùn)(二運(yùn))皮帶機(jī)尾的拖動(dòng)軌道上，可隨拉移皮帶機(jī)尾前進(jìn)時(shí)前移。

2) 引風(fēng)除塵器通常安裝在綜掘機(jī)上，隨綜掘機(jī)前進(jìn)或后退及時(shí)抽風(fēng)除塵(亦可固定吊掛在距掘進(jìn)工作面3～10 m的位置)。

3) 注水泵站輸出高壓水到除塵器的高壓膠管和氣動(dòng)泵輸送水回水箱的軟管(d40 mm)，分別吊掛在轉(zhuǎn)運(yùn)(二運(yùn))皮帶機(jī)架上；皮帶機(jī)架尾部到注水泵站這一段高壓膠管和回水軟管都吊掛在漲緊鋼絲繩上，隨綜掘機(jī)移動(dòng)而滑動(dòng)。

4) 氣動(dòng)泵緊隨除塵風(fēng)筒，以便及時(shí)將分離出來(lái)的水輸送到注水泵站除塵水箱中過(guò)濾循環(huán)再利用，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

5) 注水泵站水箱上裝有井下氣控供水管，當(dāng)水箱中水位低于規(guī)定設(shè)置時(shí)，供水閥自動(dòng)開(kāi)啟；當(dāng)水位高過(guò)規(guī)定設(shè)置時(shí)，供水閥關(guān)閉。

6) 水箱中還設(shè)有最低水位氣控停機(jī)裝置，當(dāng)供水管路因斷水或不能及時(shí)補(bǔ)水，水位繼續(xù)下降至最低位置時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)，該裝置還能在供氣管路斷氣時(shí)自動(dòng)停機(jī)，起到保護(hù)作用，避免因斷水?dāng)鄽舛鴵p傷設(shè)備。

7) 根據(jù)除塵效果，觀察判斷水質(zhì)，以確定更換水箱中水的時(shí)間，通常是每天或當(dāng)班更換一次。換水時(shí)，先將水箱底部排污口打開(kāi)，同時(shí)沖洗水箱，沖洗干凈后關(guān)閉，至加滿水即可進(jìn)行下一輪循環(huán)除塵。

4 特 點(diǎn)

1) 利用高壓水通過(guò)噴嘴形成的射流動(dòng)力引射產(chǎn)生風(fēng)量，風(fēng)機(jī)本身無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，不產(chǎn)生摩擦和電火花。特別適合含有瓦斯及其他有害氣體環(huán)境的通風(fēng)除塵。

2) 風(fēng)水分離裝置能有效地進(jìn)行氣水分離，水可收集過(guò)濾循環(huán)再利用，有效保護(hù)作業(yè)環(huán)境。

3) 旋轉(zhuǎn)霧化能有效進(jìn)行紊流霧化，除塵效率高，配合高壓微孔噴霧，最高可達(dá)95％左右。

4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，噪聲低,安裝、移動(dòng)方便，基本上無(wú)須維護(hù)。

5) 風(fēng)量大小可調(diào)，改變水壓即可調(diào)節(jié)風(fēng)量。

6) 采用壓力水為動(dòng)力，旋轉(zhuǎn)部分不含機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，自身無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件,不產(chǎn)生摩擦和電火花。

5 使用效果

袁店一礦3234風(fēng)巷于2013年7月施工，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1 256 m，煤巷綜合機(jī)械化掘進(jìn)，采用FBDNO6.3/2×30 kW局部通風(fēng)機(jī), d800 mm風(fēng)筒供風(fēng)，掘進(jìn)工作面有效風(fēng)量約330 m3/min。在2013年9月舉辦的安徽煤礦職業(yè)病防治工程和技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上，該工作面采用包括KGSC-3型礦用高壓水射流除塵裝置在內(nèi)的綜掘工作面粉塵防治技術(shù)，取得了較好的防塵效果。2014年4月最新的測(cè)塵數(shù)據(jù)(使用儀器為CCZ-1000型直讀式粉塵濃度測(cè)量?jī)x)見(jiàn)表2。

6 結(jié) 論

1) 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，KGSC-3型礦用高壓水射流除塵裝置風(fēng)流大，除塵效果好，降塵率可達(dá)67％；配合高壓微孔噴霧使用，除塵效果更好，降塵率可達(dá)94％，能夠有效地降低工作面的粉塵濃度。

2) 除塵設(shè)施利用高壓水射流形成的負(fù)壓紊流除塵，自身不含旋轉(zhuǎn)部件，不會(huì)引燃瓦斯煤塵。

3) 整套設(shè)備采用水循環(huán)除塵過(guò)濾裝置，水可循環(huán)再利用，有利于保護(hù)作業(yè)環(huán)境。

4) 該設(shè)備不僅可以在煤巷、半煤巷使用，在巖石裂隙有瓦斯涌出可能的巷道也可以正常使用。

表2測(cè)塵數(shù)據(jù)表

5) 該裝置系統(tǒng)配套比較完善, 解決了除塵系統(tǒng)與綜掘機(jī)前、后移動(dòng)的同步性問(wèn)題,有利于吸塵口接近塵源, 提高了捕塵率，增強(qiáng)了除塵效果。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李玉元，高建順.水射流除塵風(fēng)機(jī)在錨噴掘進(jìn)中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2003(3)：11.

[2]張立祥，薛祖強(qiáng).水射流除塵風(fēng)機(jī)引風(fēng)流量的試驗(yàn)研究[J].江蘇煤炭科技，2000(1)：45-47.

[3]余志偉，陳燎原.軸流通風(fēng)機(jī)與水射流除塵風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作壓頭特性研究[J].煤礦機(jī)械，2001(1)：25-26.

[4]陳玉珍.水射流除塵器的研制和應(yīng)用[J].徐煤科技，1995(2): 17-18.