负压二次降尘装置在采煤工作面的应用

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　　【摘 要】针对采煤机截割煤过程中产尘量大，粉尘分散，污染严重的现状，采用在采煤机上安装负压二次降尘装置，把静压水转化为高压气雾流屏障和局部含尘卷吸风流净化除尘系统，有效降低粉尘浓度。
　　【关键词】负压二次降尘装置；降尘措施
　　1.引言
　　随着煤矿采掘机械化程度的提高，生产过程中的产生的粉尘量也大幅增加，粉尘治理的难度不断增加。煤矿井下作业场所高浓度粉尘正在严重威胁着职工的生命安全和身体健康。
　　采煤机截割头附近是采煤工作面的主要尘源，当采煤机截齿切割煤体以及由螺旋叶片或涡形管进一步进行破碎时，会产生大量的煤尘。产尘主要原因有：①截煤时，截齿刀尖前的煤被压实而成固压核，当接触力增加到极限值时，固压核被压碎产生煤尘；②大块煤采落后，紧跟在后面的截齿切割厚度减小，增加了产尘量；③被割下和被滚筒抛出的煤，在弹性恢复时沿裂缝继续分离成更小煤块，同时产生煤尘；④截齿磨钝后，各刃面变成了弧面，与煤碾压和摩擦产生粉尘；⑤截齿对煤体的冲击，割下来的煤互相碰撞及滚筒螺旋叶片装煤时的二次破碎产生煤尘[1-4]。
　　2.负压二次降尘装置原理简介
　　采煤机在工作面的移动，增加了粉尘的污染范围和粉尘治理的难度。为有效治理采煤机割煤过程中产生的粉尘，成庄矿在4219采放顶煤工作面采用重庆兆巍公司生产的KCP-2F型采煤机负压二次降尘装置，取得了良好效果。
　　2.1负压二次降尘装置主要配置及工作原理
　　KCP-2F型采煤机负压二次降尘器主要由BPZ75/12型高压水泵、供水自动控制水箱、负压二次除尘装置及高压管路等组成。利用设置在工作面顺槽由高压泵、供水自动控制水箱组成的高压泵站，将低压水转化成高压水并通过沿顺槽至工作面敷设的高压管路输送到布置在采煤机两端头上的负压二次除尘装置；负压二次除尘装置将供给的高压水，转化成控制采煤机滚筒割煤产尘源向外扩散的汽雾流屏障和局部含尘风流净化除尘系统，实现对采煤机滚筒割煤产尘的就地净化、阻止和减少粉尘向外扩散。其中各装置的技术参数如表1，2所示。
　　2.2 技术参数
　　表2 负压二次除尘装置技术参数
　　汽雾流拦截粉尘屏障张开角度 处理含尘风量/ m3/min
　　55--82° 80-100
　　2.3负压二次降尘装置的安装、改造
　　（1）供水系统的安装
　　由高压水泵、自动供水控制水箱组成的采煤机负压降尘器高压供水系统安装见图1。
　　图1 采煤机负压降尘器高压供水系统示意图
　　1―高压泵站；2―高压供水管（管径Φ25，从顺槽泵站至工作面）；3―节头（Φ25―Φ25）；4―高压供水管（管径Φ25，从工作面中间至采煤机）；5―自动供水控制水箱；6―水箱内置过滤器；7―高压水泵
　　可以采用高压泵的出水用φ25mm高压胶管连接至进风巷的防尘管路上至工作面，工作面电缆槽中敷设φ25mm高压胶管一头与进风巷的防尘管路连接，一头与采煤机相连，从采煤机接入处在分别接两根φ13mm高压胶管至两滚筒上新安装的二次降尘装置上。
　　（2）负压二次降尘喷雾在工作面的安装
　　根据现场条件，由于采煤机在运行过程中摇臂要不断升高或降低，因此防尘装置的安装要以不影响采煤机运行为前提，出厂设计的卡式安装装置显得笨重，必须更换为钢带连接，卡在机组的前后截割箱上，安装示意图见图2。
　　图2 负压二次除尘装置在采煤机上的安装示意图
　　3.应用效果考察
　　3.1 工作面概况
　　4219综放工作面平均斜长180米，走向长772.8米，平均采高4.85米，采用倾斜长壁后退式综合机械化放顶煤采煤法，该工作面的通风方式为“一进两回”通风，工作面配风量916 m3/min，风速为1.29m/s。
　　3.2负压二次降尘装置的试用情况
　　2011年3月份，成庄矿4219综放工作面安装了采煤机负压二次降尘装置，该装置的高压水泵和自动供水控制水箱放置在2205进风巷的乳化液泵站处，高压泵的出水用φ25mm高压胶管连接至进风巷的防尘管路上至工作面，工作面电缆槽中敷设φ25mm高压胶管一头与进风巷的防尘管路连接，一头与采煤机相连，从采煤机接入处在分别接两根φ13mm高压胶管至两滚筒上新安装的二次降尘装置上。开启高压水泵后，经调试，防尘水压达到了10MPa，负压二次降尘装置的8个喷嘴雾化效果良好，但经过一段时间试运行，发现存在以下问题：
　　① 高压泵水箱水满后，水箱进水关不严，导致进水管仍不断进水。
　　② 采煤机开停装置与泵站高压泵未实行连锁，操作不方便，不能保证负压二次降尘装置的正常使用。
　　③ 虽然高压水泵显示供水压力已达10MPa，但由于喷雾口径太大，造成负压二次降尘装置喷嘴出水雾化效果不佳，降尘效果不太理想。
　　针对以上发现的问题，采用了以下办法解决：
　　① 对水箱的堵芯进行了重新加工设计并更换，解决了水箱进水关不严现象。
　　② 把二次负压降尘装置的8个喷嘴全部更换成高压小口径喷嘴，提高出水压力，强化雾化效果，雾化程度有了明显提高。
　　③ 从开启高压水泵的80A开关上接出一趟高压电缆，接到控制采煤机组的总控开关上，实现电气连锁。采煤机送电开启的同时，高压水泵开始加压运行。
　　4. 除尘效果
　　为了解负压二次降尘装置的降尘效果，在负压二次降尘装置投入正常运行的前后，我们对工作面采煤机组司机处、机组后、工作面回风流、工作面等主要地点的粉尘浓度进行了测定，结果表明，工作面粉尘浓度平均降低了51.64%（见表3），有效改善了工作面的作业环境。
　　另外，使用负压二次降尘装置后，工作面的供水压力增加3倍的情况下，用水量减少了50%（见表4）。
　　表4 供水参数对比表
　　降尘方式 喷嘴类型 流量（L/min） 供水压力（Mpa）
　　静压喷雾 普通喷嘴 180 2
　　高压喷雾 高压喷嘴 90 6
　　5.结论和建议
　　通过负压二次降尘装置在成庄矿4219综放面的应用，证明负压二次降尘装置降尘效果明显，工作面作业环境有了明显改善。
　　① 特有的负压卷吸功能能够有效降低飞扬粉尘浓度，保障了职工身体健康，改善了作业环境。
　　② 高压供水开关与采煤机组实现联动，保证了负压二次降尘装置的正常使用，不受人工操作的限制。
　　③ 采用二次负压降尘用水量少，供水压力大，雾化程度好。
　　④ 在使用中高压供水泵要尽量与控制机组的开关靠近，这样需要在工作面安装初期在开关架上布置一节空开关架，专门摆放高压水泵及箱体，可用很短的电缆实现高压泵与机组连锁，最终确保机组防尘装置实现自动化，不受人为因素影响。
　　参考文献：
　　[1] 王利京，李五强，张学钊.采煤机负压二次降尘装置的实践与应用[J].煤炭工程，2008，（4）：48-49.
　　[2] 钱尊兴，李玉元.采煤机高压喷雾及负压二次降尘技术的试验与应用[J].工业安全与环保，2001，（10）：7-8.
　　[3] 秦文贵，张延松.采煤机负压二次降尘自动化技术实践 [J].工业安全与防尘，2001，（3）：15-17.
　　[4] 胡金玉，吴兰荪.采煤机负压二次降尘技术 [J].煤矿机电，2001，（2）：37-39.
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