孫志剛

（西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦， 山西 太原 030206）

1 項(xiàng)目概況

煤礦生產(chǎn)中85%的粉塵產(chǎn)自采掘工作面。目前，采煤機(jī)工作面的滅塵、降塵措施常見(jiàn)為內(nèi)噴霧式，一般采煤機(jī)的噴霧系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)是合為一體的，水進(jìn)入機(jī)組總水門后，一路經(jīng)減壓后進(jìn)入電機(jī)冷卻器，另一路進(jìn)入牽引部冷卻器，然后分供內(nèi)噴霧系統(tǒng)，噴霧效果與供水壓力有一定的關(guān)系，供水壓力不能小于一定值，否則達(dá)不到霧化效果。而電動(dòng)機(jī)的耐水壓力一般不超過(guò)2.2 MPa，這也造成了采煤機(jī)冷卻和噴嘴霧化的矛盾。因此由于噴霧壓力低，以及采煤時(shí)風(fēng)流受到采煤機(jī)的阻礙，前滾筒的高速旋轉(zhuǎn)和逆風(fēng)噴霧的原因，在采煤機(jī)前端產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流，使大量高濃度含塵氣流擴(kuò)散到采煤機(jī)司機(jī)的作業(yè)空間，給煤機(jī)司機(jī)和下風(fēng)流作業(yè)的人員造成嚴(yán)重危害。

西山煤電集團(tuán)屯蘭礦8502 工作面采用DY-150 型采煤機(jī)進(jìn)行采煤作業(yè)，在實(shí)踐工作過(guò)程中采煤機(jī)搖臂上的外噴霧裝置噴嘴系統(tǒng)常被粉塵堵塞，從而無(wú)法進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)，導(dǎo)致粉塵濃度較好。針對(duì)這一情況，設(shè)計(jì)了一種外置式高壓噴霧自動(dòng)降塵裝置，可以實(shí)現(xiàn)搖臂噴嘴的高壓噴霧，有效解決了搖臂外噴霧裝置噴嘴被煤塵堵塞的問(wèn)題。

2 采煤機(jī)外置式高壓噴霧自動(dòng)降塵裝置的設(shè)計(jì)

針對(duì)采煤機(jī)搖臂上的外噴霧裝置噴嘴系統(tǒng)堵塞問(wèn)題，設(shè)計(jì)了外置式高壓噴霧自動(dòng)降塵裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

從圖1 可知，該外置高壓噴霧降塵自動(dòng)控制裝置由補(bǔ)水箱、高壓水泵、變頻控制器、半圓型高壓噴霧器、水壓檢測(cè)傳感器、煤塵檢測(cè)傳感器及高壓水管道組成。半圓型高壓噴霧器設(shè)置在采煤機(jī)的滾筒后方，其上設(shè)有多個(gè)多角度的高壓噴嘴，多個(gè)高壓噴嘴按不同角度安裝在半圓型高壓噴霧器的上面，使噴出的高壓水霧可以在滾筒周圍形成一尺厚的半圓型高壓水墻，半圓型高壓水墻包裹在滾筒周圍，達(dá)到強(qiáng)制降塵效果。并且，半圓型高壓噴霧器安裝在滾筒后面，并不影響采煤機(jī)及其他設(shè)備的運(yùn)行。

圖1 采煤機(jī)外置式高壓噴霧自動(dòng)降塵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

補(bǔ)水箱的進(jìn)水管上裝有自動(dòng)補(bǔ)水閥，礦井水通過(guò)自動(dòng)補(bǔ)水閥進(jìn)入補(bǔ)水箱，自動(dòng)補(bǔ)水閥始終保護(hù)水箱中液位達(dá)到最佳水位；補(bǔ)水箱內(nèi)設(shè)有均水器、泥沙阻檔板、過(guò)濾罩，均水器3 連接進(jìn)水管，均水管使補(bǔ)水箱內(nèi)的水保持液面平穩(wěn)不波動(dòng)，保護(hù)液面平穩(wěn)上升或下降，避免進(jìn)水時(shí)礦井水中的泥沙等雜質(zhì)出現(xiàn)二次揚(yáng)起[1]。泥沙阻檔板為三級(jí)設(shè)置，泥沙阻檔板4把礦井水中的泥沙分三攔截阻擋，它屬于初級(jí)粗過(guò)濾，主要是攔截大粒泥沙和其他雜質(zhì)，它是阻擋泥沙隨水的波動(dòng)而漂移，目的是為高壓水泵提供含雜質(zhì)最少的干凈水源，有效降低高壓噴嘴阻塞的機(jī)率。過(guò)濾罩連接在高壓水泵的進(jìn)水管端口，過(guò)濾罩是最后一級(jí)精細(xì)過(guò)濾，凡是越過(guò)泥沙阻擋板的雜質(zhì)最后都被過(guò)濾罩過(guò)濾掉。

高壓水管路包括三段，分別是高壓軟管、金屬高壓管、可撓動(dòng)金屬高壓管，金屬高壓管固定在采煤機(jī)本體上，金屬高壓管通過(guò)高壓軟管與高壓水泵連接；可撓動(dòng)金屬高壓管10 一端連接金屬高壓管，另一端連接半圓型高壓噴霧器，可撓動(dòng)金屬高壓管10 隨著采煤機(jī)的擺臂上下擺動(dòng)，為半圓型高壓噴霧器提供高壓水源。高壓水泵、高壓軟管、金屬高壓管、可撓動(dòng)金屬高壓管、半圓型高壓噴霧器和高壓噴嘴組成了密閉的高壓管道[2]，從高壓水泵出來(lái)的高壓水經(jīng)管道傳輸至高壓噴嘴，最后經(jīng)噴嘴組噴出一尺厚的半圓型高壓水墻。

采煤機(jī)的滾筒后方設(shè)有煤塵檢測(cè)傳感器，半圓型高壓噴霧器的進(jìn)水端設(shè)有水壓檢測(cè)傳感器，煤塵檢測(cè)傳感器和水壓檢測(cè)傳感器分別與高壓水泵的變頻控制器電連接。煤塵檢測(cè)傳感器主要是在采煤時(shí)檢測(cè)滾筒周圍煤塵的濃度，然后將濃度變化反饋至變頻控制器，當(dāng)檢測(cè)到煤塵濃度低時(shí)通過(guò)變頻控制器自動(dòng)調(diào)低供水水壓，當(dāng)檢測(cè)到煤塵濃度高時(shí)通過(guò)變頻控制器自動(dòng)調(diào)高供水水壓，從而使水壓自動(dòng)跟隨煤塵濃度變化并達(dá)到自動(dòng)節(jié)能降塵。水壓檢測(cè)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)半圓型高壓噴霧器上的壓力，當(dāng)水壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)（上限值）時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒人員高壓噴嘴有堵塞現(xiàn)象，需要及時(shí)清理。高壓水泵通過(guò)變頻控制器控制轉(zhuǎn)速，使高壓管道保護(hù)在一定的恒定壓力下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒壓控制[3-4]。

3 裝置優(yōu)勢(shì)的分析

該裝置利用高壓水泵將水加壓，經(jīng)高壓管路送至半圓型高壓噴霧器上的噴嘴噴出霧化，高壓水霧化后形成半圓形高壓水墻包裹在采煤機(jī)的兩個(gè)滾筒上方，從而有效阻止了煤塵的飛揚(yáng)，使割煤工序和司機(jī)位粉塵濃度大幅降低；半圓型高壓噴霧器適合我國(guó)煤礦井下各種類型的滾筒采煤機(jī)，均可達(dá)到高效降塵[5]。

4 實(shí)踐應(yīng)用及效果分析

根據(jù)屯蘭礦8502 工作面的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況，對(duì)DY-150 型采煤機(jī)應(yīng)用安裝了外置式高壓噴霧自動(dòng)降塵裝置，并對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。上、下風(fēng)流滾筒分別同時(shí)開(kāi)啟4 架支架上的高壓噴嘴噴霧，噴霧延時(shí)6 s；每架支架安設(shè)2 個(gè)高壓噴嘴，系統(tǒng)同時(shí)噴霧的噴嘴數(shù)量為16 個(gè)，系統(tǒng)最大流量為85.7 L/min。對(duì)司機(jī)位置下風(fēng)側(cè)1.5 m 處和機(jī)尾10 m 處進(jìn)行了外置式高壓噴霧自動(dòng)降塵裝置應(yīng)用前后的粉塵濃度進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)據(jù)結(jié)果如表1 所示。

表1 裝置應(yīng)用前后粉塵質(zhì)量濃度檢測(cè)結(jié)果表

從表1 數(shù)據(jù)可知，司機(jī)位置下風(fēng)側(cè)1.5 m 處位置和機(jī)尾10 m 處位置的降塵效率分別為82.62%、82.29%。該外置式高壓噴霧自動(dòng)降塵裝置在采煤機(jī)上的除塵效果理想，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。

5 結(jié)論

新型采煤機(jī)外置式高壓噴霧自動(dòng)降塵裝置在屯蘭礦8502 工作面DY-150 型采煤機(jī)上的應(yīng)用效果理想，降塵效率在82%以上，大幅度使割煤工序和司機(jī)位粉塵濃度大幅降低。同時(shí)該半圓型高壓噴霧器適合我國(guó)煤礦井下各種類型的滾筒采煤機(jī)，均可達(dá)到高效降塵效果，可以被推廣應(yīng)用。