采煤機新型噴霧裝置的設計與應用

馮兵兵

(山西煤炭運銷集團 四候煤業(yè)有限公司， 山西 晉城 048100)

0 引言

山西煤炭運銷集團四候煤業(yè)有限公司3108工作面位于井田一采區(qū)中部，西部為3105工作面進風順槽，留有15 m的保安煤柱；東部為3103回風順槽,留有21 m的保安煤柱；北側為礦井邊界保護煤柱；南側為一采區(qū)三條大巷。3108工作面設計長度為640 m,傾向長度為156 m，3#煤層平均厚度為4.3 m，煤層結構復雜，含0～3層夾矸，夾矸為泥巖煤層裂隙不發(fā)育，結構簡單，煤層賦存穩(wěn)定，進、回順槽掘進期間都遇到不同程度的構造發(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械化回采工藝，以MG400/930-GWD型采煤機、SGZ830/2×400型刮板輸送機、SZZ800/250型轉載機及DSJ100/80/2×160型帶式輸送機進行聯(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煤塵揮發(fā)性大。傳統(tǒng)采煤機噴霧系統(tǒng)噴灑不均勻，降塵效果差，噴霧的方向無法靈活旋轉，無法根據(jù)現(xiàn)場需要快速便捷地調(diào)節(jié)噴霧方向，而且經(jīng)常出現(xiàn)噴霧裝置堵塞現(xiàn)象，導致工作面粉塵濃度高，影響著工作面安全高效回采。對此，四候煤礦通過技術研究，設計了一套新型噴霧裝置。

1 采煤機新型噴霧裝置的結構

1) 采煤機新型噴霧裝置主要由支撐板、連接板、轉軸、通孔、固定螺栓、旋轉機構、風筒、水箱、水泵、出水管、霧化噴頭、固定板、電機、軸承、扇葉等部分組成[1-2]，如圖1所示。

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

1-機體；2-水箱；3-出水管Ⅰ；4-水泵；5-固定板；6-出水管Ⅱ；7-電動機；8-軸承Ⅰ；9-軸承Ⅱ；10-風葉；11-霧化噴頭；12-風筒；13-旋轉機構；14-固定螺栓；15-通孔；16-轉軸；17-連接板；18-支撐板；19-機臂。

3) 在風筒內(nèi)分別安裝霧化噴頭、扇葉，且扇葉通過軸承與風筒外部電動機連接，電動機功率為15 kW，通過聯(lián)鎖開關與采煤機開關連接。當采煤機啟動后，通過連鎖開關可對噴霧電動機進行供電。

4) 旋轉機構包括設置于連接板頂端的固定塊，固定塊頂端設有凹槽，風筒底端設有與凹槽相配合的連接柱，風筒與旋轉機構、連接板進行固定連接。

2 噴霧工作原理[3-4]

1) 當采煤機啟動時，通過聯(lián)鎖開關的聯(lián)鎖作用接通采煤機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進入水泵，并通過出水管Ⅱ進入風筒內(nèi)。

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

3) 當需對風筒在水平方向調(diào)節(jié)時，通過松動旋轉機構固定螺栓，從而使風筒可進行水平角度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為0°～180°。當風筒需在豎直方向調(diào)節(jié)時，松動與支撐板之間的固定螺栓，通過與連接板上不同圓孔進行固定，實現(xiàn)風筒口上下調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為-60°～+60°(下為-，上為+)。

3 采煤機新型噴霧裝置的優(yōu)缺點

3.1 優(yōu)點

1) 成本費用低。該裝置結構簡單，整套裝置成本費用為0.64萬元，成本費用低，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。

2) 故障率低。與傳統(tǒng)噴霧裝置相比，該裝置獨立安裝在機身上，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,延長了裝置的使用壽命。

3) 降塵效果好。該裝置獨立安裝在采煤機機身上，裝置通過驅動電動機將霧化水霧通過出風口噴出，噴霧量及壓力大，對工作面高濃度粉塵可迅速進行濕潤、降塵作用；同時,該裝置可通過調(diào)節(jié)作用對工作面不同方向進行降塵，降塵效果好[5]。

4) 實用性強。新型噴霧裝置在使用過程中不受地質條件及施工工藝限制，不僅可用于采掘工作面中，還可用于運輸、隧道等領域中，實用性強，應用區(qū)域廣。

3.2 缺點

1) 采煤機在采煤期間會產(chǎn)生振動，導致連接板出現(xiàn)變形現(xiàn)象，需定期進行更換，增加了設備維護的成本費用。

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

4 應用效果

3108工作面回采至400 m處時，對MG400/930-GWD型采煤機機身安裝一套新型噴霧降塵裝置。截至2018年10月5日，工作面已回采結束，通過3個月對該噴霧裝置應用效果觀察發(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)濟效益44萬元左右。

5 結論

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