李俊威

（山西汾西中興煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 交城 030500）

引言

山西某礦設(shè)計(jì)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(xiǎn)性，同時(shí)礦井巷道內(nèi)風(fēng)速、風(fēng)量較大。隨著礦井綜合機(jī)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(jī)外運(yùn)開采的原煤時(shí)在外界影響下容易出現(xiàn)粉塵外溢情況，同時(shí)在帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)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(jī)運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的粉塵會(huì)隨通風(fēng)風(fēng)量漂移。巷道內(nèi)粉塵會(huì)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(yùn)行帶來制約，而帶式輸送機(jī)運(yùn)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(jī)原煤運(yùn)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(jìn)意義[4-6]。文中依據(jù)現(xiàn)場情況，提出一種風(fēng)水聯(lián)動(dòng)噴霧降塵裝置，在帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)等位置布置該噴霧降塵裝置可有效降低運(yùn)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(jī)是井下原煤運(yùn)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(yùn)輸至地面。帶式輸送機(jī)搭接處受到原煤掉落沖擊、通風(fēng)等多因素作用，粉塵產(chǎn)生量較大。若對轉(zhuǎn)載點(diǎn)進(jìn)行密閉可有效降低粉塵外溢量，但是由于無法及時(shí)掌握轉(zhuǎn)載點(diǎn)情況，從而存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)；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(dǎo)致降塵效果不明顯[7-8]。

結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)以及以往研究成果，提出一種以壓風(fēng)、壓水為動(dòng)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(fēng)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(diǎn)附近是否存在工作人員進(jìn)行測定，若現(xiàn)場存在工作人員時(shí)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(shí)時(shí)測定粉塵濃度，當(dāng)粉塵濃度超標(biāo)時(shí)該裝置自動(dòng)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(fēng)、供水管路中添加過濾器，壓風(fēng)及壓水在風(fēng)水混合裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)風(fēng)、水自動(dòng)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(dòng)噴霧、噴霧效率高、用水量少等優(yōu)點(diǎn)[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(shí)，在壓風(fēng)管路、壓水管路上均通過兩通閥門（Φ10 mm）與調(diào)制箱（風(fēng)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(jī)輸送帶上方1.2 m 處，在灑水管上布置有霧化噴頭，實(shí)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(jì)布置5 個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)巷道斷面全覆蓋降塵。該噴霧降塵裝置壓風(fēng)風(fēng)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(dá)到80 μm。

2 現(xiàn)場應(yīng)用分析

2.1 現(xiàn)場布置

在南翼六采區(qū)運(yùn)輸巷內(nèi)布置的帶式輸送機(jī)型號(hào)為DTL100/100/2×200，該帶式輸送機(jī)額定運(yùn)行速度為3.15 m/s，巷道內(nèi)風(fēng)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(yùn)輸大巷內(nèi)帶式輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾處有2 個(gè)轉(zhuǎn)載點(diǎn)，受到巷道內(nèi)風(fēng)速大、運(yùn)輸原煤含水率低、粒徑小以及轉(zhuǎn)載點(diǎn)落差大等因素影響，運(yùn)輸大巷內(nèi)粉塵濃度整體較高。

運(yùn)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(jī)，帶式輸送機(jī)機(jī)頭及機(jī)尾處轉(zhuǎn)載點(diǎn)落差分別為0.53 m、0.46 m。為降低轉(zhuǎn)載點(diǎn)位置粉塵濃度，將噴霧降塵裝置分別布置在機(jī)頭及機(jī)尾轉(zhuǎn)載點(diǎn)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(diǎn)位置噴霧降塵布置示意圖

2.2 應(yīng)用效果

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

表2 機(jī)尾轉(zhuǎn)載點(diǎn)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(yùn)輸巷機(jī)頭、機(jī)尾轉(zhuǎn)載點(diǎn)處粉塵降低率介于68.19%～83.63%，其中在距離機(jī)頭轉(zhuǎn)載點(diǎn)0.5 m 處粉塵濃度降低率最低，為68.19%；在距離機(jī)尾轉(zhuǎn)載點(diǎn)2.5 m 位置粉塵濃度降低值最高，為83.63%。當(dāng)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸過程中，由于轉(zhuǎn)載點(diǎn)粉塵濃度較高，噴霧裝置會(huì)自動(dòng)運(yùn)行；而帶式輸送機(jī)停機(jī)時(shí)由于轉(zhuǎn)載點(diǎn)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(jī)是否開啟）自動(dòng)降塵，同時(shí)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(jī)轉(zhuǎn)載及運(yùn)輸期間產(chǎn)生的粉塵與噴霧顆粒粘附并及時(shí)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(yùn)輸巷內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)行超過0.5 年，期間未出現(xiàn)噴嘴堵塞、裝置運(yùn)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(yīng)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(dá)到了改善巷道環(huán)境質(zhì)量的目的。

3 結(jié)語

帶式輸送機(jī)運(yùn)輸原煤時(shí)受到煤層破碎、巷道風(fēng)速大以及轉(zhuǎn)載點(diǎn)落差大等多因素影響，在運(yùn)輸過程中會(huì)產(chǎn)生一定量粉塵，惡化巷道空氣質(zhì)量。運(yùn)輸系統(tǒng)粉塵產(chǎn)生點(diǎn)主要集中在風(fēng)速大巷道及轉(zhuǎn)載點(diǎn)位置。根據(jù)帶式輸送機(jī)噴霧降塵需要，提出水氣噴霧自動(dòng)降塵裝置，并對裝置結(jié)構(gòu)組成以及現(xiàn)場應(yīng)用效果等進(jìn)行分析?，F(xiàn)場應(yīng)用后，運(yùn)輸巷內(nèi)帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)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(shí)噴霧降塵裝置運(yùn)行平穩(wěn)，可在一定程度上改善煤礦井下環(huán)境質(zhì)量。