煤礦綜掘工作面綜合除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

梁哲濤

（潞安集團(tuán)漳村煤礦， 山西 長(zhǎng)治 046000）

引言

通常，綜掘機(jī)工作面采用的除塵方式主要有負(fù)壓除塵機(jī)吸塵和負(fù)壓除塵機(jī)降塵兩種。一般可以在工作面位置，由正壓風(fēng)機(jī)提供大量的風(fēng)量，由負(fù)壓風(fēng)機(jī)把粉塵吸入相應(yīng)的風(fēng)筒，接著可以在風(fēng)機(jī)出口位置噴水實(shí)現(xiàn)降塵的效果。缺點(diǎn)在于不能對(duì)工作面位置出現(xiàn)的粉塵起到相應(yīng)的作用，并且由于設(shè)備較大，需要占用較大的空間，效果不理想。由此可以看出，需要設(shè)計(jì)一個(gè)新的除塵系統(tǒng)，從而能夠有效地除塵，滿足采礦的需要。

1 目前使用的除塵方式的不足

圖1 為可移動(dòng)除塵設(shè)備，控塵元件為封塵簾，其和綜掘機(jī)設(shè)置在一起，同時(shí)能夠和綜掘機(jī)一起運(yùn)動(dòng)，這樣能夠有效地實(shí)現(xiàn)較高效率的除塵。該設(shè)備的導(dǎo)風(fēng)筒所使用的材料為剛性，并設(shè)置有螺旋推進(jìn)裝置，這樣可以有效地推動(dòng)吸風(fēng)口向前運(yùn)動(dòng)，因此可以得到廣大用戶的青睞，可是此設(shè)備依舊存在一定的不足[1-2]：

1）由于設(shè)置的封塵簾和水幕裝置，不能較好地操作綜掘機(jī)，在工作時(shí)不能對(duì)正壓風(fēng)實(shí)現(xiàn)較好的控制，因此除塵效果不好，可以采用綜掘機(jī)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)擋風(fēng)簾的操作；

2）在綜掘機(jī)的兩側(cè)設(shè)置有吸風(fēng)口，其在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，設(shè)備往往受到擠壓而出現(xiàn)變形，由于柔性負(fù)壓風(fēng)筒發(fā)生磨損，最終出現(xiàn)漏風(fēng)的現(xiàn)象；

3）此設(shè)備必須設(shè)置負(fù)壓柔性風(fēng)筒，大體積能夠滿足大型巷道的環(huán)境。

2 綜合除塵系統(tǒng)技術(shù)要點(diǎn)

充分考慮綜掘工作面除塵的效果，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，必須滿足各種安全需要，進(jìn)而設(shè)計(jì)了一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)適用的一套綜掘面除塵設(shè)備。

圖1 可移動(dòng)除塵裝置示意圖

2.1 除塵系統(tǒng)原理

1）控塵。對(duì)于正風(fēng)工作面可以采用手動(dòng)控制，這樣能夠?qū)U(kuò)散性粉塵產(chǎn)生良好的控塵效果，從而可以極大地優(yōu)化綜掘面除塵效果，實(shí)現(xiàn)集塵的效果。

2）吸塵?？梢栽诰C掘機(jī)前部位置設(shè)置負(fù)壓風(fēng)筒，其可以吸附煤炭粉塵，接著使用除塵風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)降塵。

3）合理選用除塵機(jī)的功率，不僅可以有效地達(dá)到吸塵效果，而且能夠控制降塵的速度。

2.2 除塵系統(tǒng)工藝

圖2 表示綜掘機(jī)除塵系統(tǒng)示意圖。

圖2 綜掘面結(jié)合除塵系統(tǒng)示意圖

正壓調(diào)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置有兩個(gè)排風(fēng)口，分別設(shè)置在工作面、航道中心。假如綜掘機(jī)在工作的過(guò)程中產(chǎn)生大量的粉塵，那么相應(yīng)的傳感器可以把信號(hào)傳輸給相應(yīng)的單元，這時(shí)可以使得如下三個(gè)單元工作：第一，風(fēng)機(jī)；第二，供風(fēng)管路控制閥；第三，高壓供水電磁閥。當(dāng)處于風(fēng)動(dòng)系統(tǒng)下，這時(shí)側(cè)相通風(fēng)口開始工作，同時(shí)可以控制工作面的供風(fēng)系統(tǒng)。從而使得空氣開始從調(diào)風(fēng)口逐漸向工作面流動(dòng)。這樣使得形成的灰塵不能向工作面四周擴(kuò)散，從而能夠起到降塵的效果。此系統(tǒng)還可以有效地稀釋瓦斯，從而能夠給工作人員提供相對(duì)干凈的空氣，粉塵將從正壓風(fēng)口向負(fù)壓風(fēng)口流動(dòng)，這時(shí)可以借助負(fù)壓風(fēng)機(jī)的作用，使得粉塵從負(fù)壓風(fēng)口進(jìn)入粉塵機(jī)，最終可以和水混合，以此達(dá)到降塵的作用，圖3 表示相應(yīng)的工藝流程圖。

圖3 除塵系統(tǒng)工藝流程

假如采集過(guò)程中，選用頂板支護(hù)，那么相應(yīng)的掘進(jìn)機(jī)往往需要停止工作，相應(yīng)的自動(dòng)除塵系統(tǒng)停止時(shí)，需要一定的時(shí)間實(shí)現(xiàn)延遲停止，此過(guò)程清除剩余的粉塵，并且關(guān)閉可控調(diào)風(fēng)門、關(guān)閉吸塵風(fēng)機(jī)。同時(shí)正壓風(fēng)機(jī)處于正常的工作狀態(tài)，因此可以給工作面提供優(yōu)質(zhì)的空氣。通常通風(fēng)系統(tǒng)能夠隨著工作面一起移動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)14 m 時(shí)，相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)一次吸塵系統(tǒng)，比較理想。

2.3 除塵系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

1）該系統(tǒng)中的可調(diào)正壓風(fēng)門，能夠使得粉塵向工作面方向流動(dòng)，并且不會(huì)發(fā)生四處擴(kuò)散的現(xiàn)象，從而能夠有效地提高集中吸塵的效果。

2）負(fù)壓風(fēng)筒選用的材料是剛性塑料，其具有較好的阻燃性、防靜電、較好的彈性與強(qiáng)度等，其結(jié)構(gòu)較小，便于吊掛在帶式輸送機(jī)側(cè)面，從而能夠有效地保護(hù)風(fēng)筒，避免出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象。

3）風(fēng)機(jī)活動(dòng)架能夠隨著運(yùn)輸機(jī)同步動(dòng)作，使用四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連接，這樣能夠有效保護(hù)風(fēng)機(jī)。

4）在結(jié)構(gòu)方面，此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、占地空間小，其不僅可以實(shí)現(xiàn)大巷道除塵的效果，而且能夠在小巷道中開展作業(yè)。

5）可調(diào)風(fēng)口在粉塵控制方面比較理想，因此需要把除塵單元設(shè)置在司機(jī)的視野內(nèi)，這樣能夠極大地提高除塵效果，具有較高的安全性。

3 應(yīng)用效果分析

運(yùn)用該系統(tǒng)除塵前后工作面粉塵質(zhì)量濃度如表1 所示。分析表1 可以發(fā)現(xiàn)，工人操作位置所對(duì)應(yīng)的全塵除塵效率可以達(dá)到（587.9-44.9）/587.9×100%=92%，相應(yīng)的呼吸除塵效率可以達(dá)到（254.3-7.9）/254.3×100%=96%。而對(duì)于除塵器出口位置而言，全塵除塵率可以達(dá)到（388.7-1.2）/388.7×100%=99%，相應(yīng)的呼吸除塵效率可以達(dá)到：（122.1-0.1）/122.1×100%=99.9%。由此可以看出，該系統(tǒng)具有良好的除塵效果，并且能夠滿足國(guó)家煤礦除塵的標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以極大地優(yōu)化井下員工的工作環(huán)境[3-5]。

表1 除塵前與除塵后工作面粉塵質(zhì)量濃度對(duì)比 mg/m3

4 結(jié)語(yǔ)

可調(diào)式正壓風(fēng)門能夠達(dá)到理想的除塵效果，具有粉塵不會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)散、粉塵朝著工作面集中等特點(diǎn)，可以達(dá)到集塵、吸塵以及降塵的效果，不僅可以有效提高井下工作人員的工作環(huán)境，而且能夠?yàn)楣ぷ髅娴陌踩a(chǎn)提供有力的保障。該系統(tǒng)還具有體積小、重量輕以及便于操作等特點(diǎn)，能夠隨著掘進(jìn)機(jī)同步動(dòng)作，不會(huì)影響工作面其他設(shè)備的運(yùn)行，便于工作人員維修。