馮兵兵

(山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán) 四候煤業(yè)有限公司， 山西 晉城 048100)

0 引言

山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)四候煤業(yè)有限公司3108工作面位于井田一采區(qū)中部，西部為3105工作面進(jìn)風(fēng)順槽，留有15 m的保安煤柱；東部為3103回風(fēng)順槽,留有21 m的保安煤柱；北側(cè)為礦井邊界保護(hù)煤柱；南側(cè)為一采區(qū)三條大巷。3108工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為640 m,傾向長(zhǎng)度為156 m，3#煤層平均厚度為4.3 m，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含0～3層夾矸，夾矸為泥巖煤層裂隙不發(fā)育，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層賦存穩(wěn)定，進(jìn)、回順槽掘進(jìn)期間都遇到不同程度的構(gòu)造發(fā)育，煤層最薄為2.8 m，夾矸最厚約1.3 m。

3108綜采工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，以MG400/930-GWD型采煤機(jī)、SGZ830/2×400型刮板輸送機(jī)、SZZ800/250型轉(zhuǎn)載機(jī)及DSJ100/80/2×160型帶式輸送機(jī)進(jìn)行聯(lián)合出煤。截至2018年5月21日工作面已回采120 m。

3#煤層工作面在回采時(shí)煤塵揮發(fā)性大。傳統(tǒng)采煤機(jī)噴霧系統(tǒng)噴灑不均勻，降塵效果差，噴霧的方向無法靈活旋轉(zhuǎn)，無法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要快速便捷地調(diào)節(jié)噴霧方向，而且經(jīng)常出現(xiàn)噴霧裝置堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致工作面粉塵濃度高，影響著工作面安全高效回采。對(duì)此，四候煤礦通過技術(shù)研究，設(shè)計(jì)了一套新型噴霧裝置。

1 采煤機(jī)新型噴霧裝置的結(jié)構(gòu)

1) 采煤機(jī)新型噴霧裝置主要由支撐板、連接板、轉(zhuǎn)軸、通孔、固定螺栓、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、風(fēng)筒、水箱、水泵、出水管、霧化噴頭、固定板、電機(jī)、軸承、扇葉等部分組成[1-2]，如圖1所示。

2) 在機(jī)體上方位于截割部一側(cè)安裝一塊支撐板，在支撐板兩側(cè)安裝兩塊連接板并通過轉(zhuǎn)軸進(jìn)行連接，支撐板頂部焊接若干個(gè)直徑為10 mm的圓孔，兩塊連接板利用圓孔通過螺栓進(jìn)行固定。風(fēng)筒安裝在連接板上方，風(fēng)筒為一側(cè)開口的空腔結(jié)構(gòu)，且風(fēng)筒開口靠近機(jī)臂，相鄰連接板頂端通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與風(fēng)筒連接。水箱安裝在機(jī)體的另一側(cè)，水箱底部安裝一根直徑為20 mm、長(zhǎng)度為8.0 m的出水管Ⅰ，另一端與水泵輸入端連接。同時(shí),水泵輸出端連通出水管Ⅱ，出水管Ⅱ另一端貫穿風(fēng)筒頂端，且出水管Ⅱ另一端與安裝在風(fēng)筒內(nèi)的霧化噴頭連接。

1-機(jī)體；2-水箱；3-出水管Ⅰ；4-水泵；5-固定板；6-出水管Ⅱ；7-電動(dòng)機(jī)；8-軸承Ⅰ；9-軸承Ⅱ；10-風(fēng)葉；11-霧化噴頭；12-風(fēng)筒；13-旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；14-固定螺栓；15-通孔；16-轉(zhuǎn)軸；17-連接板；18-支撐板；19-機(jī)臂。

3) 在風(fēng)筒內(nèi)分別安裝霧化噴頭、扇葉，且扇葉通過軸承與風(fēng)筒外部電動(dòng)機(jī)連接，電動(dòng)機(jī)功率為15 kW，通過聯(lián)鎖開關(guān)與采煤機(jī)開關(guān)連接。當(dāng)采煤機(jī)啟動(dòng)后，通過連鎖開關(guān)可對(duì)噴霧電動(dòng)機(jī)進(jìn)行供電。

4) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于連接板頂端的固定塊，固定塊頂端設(shè)有凹槽，風(fēng)筒底端設(shè)有與凹槽相配合的連接柱，風(fēng)筒與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、連接板進(jìn)行固定連接。

2 噴霧工作原理[3-4]

1) 當(dāng)采煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)，通過聯(lián)鎖開關(guān)的聯(lián)鎖作用接通采煤機(jī)新型噴霧裝置水泵及霧化裝置電源。水泵開啟后,使裝置水箱內(nèi)水源通過出水管Ⅰ進(jìn)入水泵，并通過出水管Ⅱ進(jìn)入風(fēng)筒內(nèi)。

2) 水源通過霧化噴頭噴出，并在風(fēng)葉吹動(dòng)作用下從風(fēng)筒的開口處吹向指定位置，從而對(duì)空氣內(nèi)粉塵進(jìn)行降塵。

3) 當(dāng)需對(duì)風(fēng)筒在水平方向調(diào)節(jié)時(shí)，通過松動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)固定螺栓，從而使風(fēng)筒可進(jìn)行水平角度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為0°～180°。當(dāng)風(fēng)筒需在豎直方向調(diào)節(jié)時(shí)，松動(dòng)與支撐板之間的固定螺栓，通過與連接板上不同圓孔進(jìn)行固定，實(shí)現(xiàn)風(fēng)筒口上下調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為-60°～+60°(下為-，上為+)。

3 采煤機(jī)新型噴霧裝置的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

1) 成本費(fèi)用低。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整套裝置成本費(fèi)用為0.64萬元，成本費(fèi)用低，而且裝置中配件易于拆卸、更換，在使用過程中便于操作維護(hù)。

2) 故障率低。與傳統(tǒng)噴霧裝置相比，該裝置獨(dú)立安裝在機(jī)身上，解決了傳統(tǒng)噴霧裝置噴頭經(jīng)常出現(xiàn)煤泥堵塞、碰撞損壞的問題,降低了裝置的故障率,延長(zhǎng)了裝置的使用壽命。

3) 降塵效果好。該裝置獨(dú)立安裝在采煤機(jī)機(jī)身上，裝置通過驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)將霧化水霧通過出風(fēng)口噴出，噴霧量及壓力大，對(duì)工作面高濃度粉塵可迅速進(jìn)行濕潤(rùn)、降塵作用；同時(shí),該裝置可通過調(diào)節(jié)作用對(duì)工作面不同方向進(jìn)行降塵，降塵效果好[5]。

4) 實(shí)用性強(qiáng)。新型噴霧裝置在使用過程中不受地質(zhì)條件及施工工藝限制，不僅可用于采掘工作面中，還可用于運(yùn)輸、隧道等領(lǐng)域中，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用區(qū)域廣。

3.2 缺點(diǎn)

1) 采煤機(jī)在采煤期間會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致連接板出現(xiàn)變形現(xiàn)象，需定期進(jìn)行更換，增加了設(shè)備維護(hù)的成本費(fèi)用。

2) 該裝置在進(jìn)行工作面噴霧時(shí)，無法自動(dòng)根據(jù)工作面粉塵濃度大小調(diào)節(jié)噴霧量，需人工操作控制，尚未實(shí)現(xiàn)無人值守的目標(biāo)。

4 應(yīng)用效果

3108工作面回采至400 m處時(shí)，對(duì)MG400/930-GWD型采煤機(jī)機(jī)身安裝一套新型噴霧降塵裝置。截至2018年10月5日，工作面已回采結(jié)束，通過3個(gè)月對(duì)該噴霧裝置應(yīng)用效果觀察發(fā)現(xiàn)，該裝置在使用過程中未出現(xiàn)故障。采煤過程中采用該裝置降塵后，可使工作面粉塵濃度由原來的87 mg/m3降至35 mg/m3以下，大大提高了工作面的降塵效果，全年可提高工作面經(jīng)濟(jì)效益44萬元左右。

5 結(jié)論

針對(duì)3108工作面回采前期MG400/930-GWD型采煤機(jī)傳統(tǒng)噴霧裝置降塵時(shí)，出現(xiàn)降塵效果差、噴霧系統(tǒng)損壞嚴(yán)重等現(xiàn)象，四候煤礦設(shè)計(jì)了一套新型采煤機(jī)噴霧裝置。通過實(shí)際應(yīng)用效果發(fā)現(xiàn)，該裝置不但噴霧量大、故障率低，而且可實(shí)現(xiàn)多方位降塵，降塵效果好，取得了顯著的應(yīng)用成效。