综合机械化掘进煤巷工作面除尘风机除尘效果研究

姜书平　樊金志　周连春

摘要：详细阐述了在综合机械化掘进工作面使用湿式除尘风机的工作原理、选型、安装及效果测试和分析工作，并对其存在的问题提出了整改意见，收到了良好的使用效果，促进了矿井的安全生产。

关键词：粉尘；湿式除尘风机；除尘率

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.24.090

1前言

在煤矿的运输、转载和综合机械化采掘生产过程中，都会有大量的粉尘伴随的不同的生产工艺涌向采掘空间，给煤矿工人的生命安全带来了很大的危害。目前面对日益严重的粉尘危害传统的防降尘技术已远远无法满足相关要求。因此必须打造一个生产安全、环境优美的作业环境，并对矿山粉尘进行有效地预防和治理是煤矿防尘工作的重点所在。

2苏家沟煤矿及综掘工作面概况

苏家沟煤矿位于鄂尔多斯市东胜区北约25km处，由原苏家沟煤矿、安泰独贵沟煤矿和纳林沟煤矿独贵沟井三对矿井整合而成，为改扩建矿井，2010年鹤煤公司对该矿进行整合，7月15日进行矿井试生产，苏家沟煤矿核定生产能力为150万吨/年。井田东西宽约247km，南北长约303km，井田面积为4439km2。苏家沟煤矿东部与燕家塔露天矿相邻，东南部与神华唐公沟矿、创业煤矿相邻，西部以包神铁路为界，与兴旺露天煤矿相邻，北部与创新露天矿、建金煤矿、唐公沟三号井相邻。2016年9月经内蒙古安科安全生产检测检验有限公司鉴定为低瓦斯矿井，绝对瓦斯涌出量为114m3/min，相对瓦斯涌出量为036m3/t。井田内煤层煤尘均有爆炸性，属易自燃煤。苏家沟煤矿的Ⅱ0116回风上山以矩形断面对巷道进行布置，巷道全长920m，断面面积为925m2，其中高度为25m，宽度为37m，为了提高掘进机械化水平该矿采用EBZ-160SH掘进机在Ⅱ0116回风上山掘进工作面进行掘进施工，并且采用了皮带运输机、刮板运输机和转载机联合进行运输煤炭。掘进工作面采用了FBDNo18/35×2局部通风机向工作面通风，一台局部通风机工作，另一台局部通风机备用。局部通风机吸风量为650～1000m3/min，工作面风量为750～850m3/min。工作面采用了巷道中安装大水幕、转载机、皮带运输机、刮板运输机个转载点安装喷雾和掘进机内外喷雾降尘等措施进行综合灭尘，但是灭尘效果并不太理想，因此该矿积极探索研究利用除尘风机进行除尘的新技术收到了良好的使用效果。

3选用、安装和使用除尘风机

3.1湿式除尘风机工作原理

本次试验所选用的湿式除尘风机型号为FBD系列除尘风机，此系列的除尘风机能将液滴强力旋转形成水雾而与含有粉尘的空气增大接触面积，从而使细微粉尘与水雾充分混合生成含尘液滴，将水雾与粉尘的结合物在离心力的作用下，抛到风筒壁上，这样就可以捕获粉尘，然后通过积水盒将粉尘排出，从而使得空气得以净化，采用此种除尘风机改变了传统采用过滤网除尘的方式。由负压风筒、除尘风机以及供水胶管等共同组成了整个除尘系统，喷雾离心式除尘的原理是其核心技术，将一组水幕和两组叶轮安装到在除尘风机的进风侧，进风接负压风筒，利用高速旋转的叶轮产生离心力作用，可以将含有粉尘的空气以及含尘液滴的水雾排出，这样就在掘进机切割的时候，巷道中的粉尘就会大量降低，达到降低掘进工作面粉尘的目的。

3.2选择除尘风机的型号

为了降低掘进工作面粉尘浓度，如果掘进工作面采用压入式通风方式供风，应根据风筒末端的风量来选择除尘风机的型号，压入式风筒出口风量应小于抽出式风筒的吸风量。除尘风机的选用既能够保证并且维持在风筒重叠段巷道内，具有最低的稀释瓦斯风速，又能保证对工作面的全部风量进行除尘处理，即

Qc≥ QY+15×S（1）

苏家沟煤矿的Ⅱ0116回风上山巷道掘进的过程中，除尘风机型号的选择应能满足：

Qc≥ QY + 15×S=2095 m3/min +15 m/min×925m2=348m3/min（2）

式中：

Qc—选用的除尘风机其进风风筒的末端风量；

QY —选用的压入式风机其风筒末端的风量，试验期间为2095 m3/min；

S —Ⅱ0116回风上山巷道的净断面面积，为925m2；

苏家沟煤矿Ⅱ0116回风上山巷道在试验时选用的除尘风机型号为FBD-400D，其理论供水压力为08MP，处理的风量为400m3/min。

3.3安装除尘风机

在苏家沟煤矿的Ⅱ0116回风上山掘进工作面布置除尘风机距离掘进迎头的距离不得小于24m。除尘风机的吸风一侧的风筒采用可伸缩阻燃的骨架风筒，直径为60cm，风筒吊挂在转载机左侧固定的撑杆上，除尘风机的吸风侧风筒入风口应位于掘进机司机前面05～10m处。骨架风筒接到除尘风机的出风口处，其长度不得小于15m，这样就可以将除尘风机的出风流导向固定的方向，除尘风机选用的电源可以与掘进机共用同一电源、同一开关，确保掘进机工作的同时除尘风机也同步工作，使用掘进机的供水软管给除尘加湿器供水。

4测试除尘效果

首先将除尘风机安装到测试的掘进工作面，确保其能够正常运行，在除尘风机外侧20m处选择一处测点。掘进机正常工作時，在测点位置风别测量不开启和开启除尘风机状态下的粉尘浓度，开启状态下又分为出风口水平排风时和出风口垂直向上排风时的粉尘浓度。将除尘风机的出风口采用水平布置排风的时候，测试点位置的选择以及巷道粉尘浓度的测量位置如图3 所示；将除尘风机的出风口采用垂直向上排风的时候，测试点位置的选择以及巷道粉尘浓度的测量位置如图4所示。在3中状态下粉尘测量的统计结果见表1。与此同时，在测粉尘浓度期间应进行除尘风机的排风量以及压入式风筒末端的风量测定，测定结果如下：除尘风机排风量为360 m3/min，压入式风机风筒末端风量为215m3/min。endprint

5苏家沟煤矿选用的除尘风机除尘效果分析

通过苏家沟煤矿试验，除尘风机的出风口垂直向上出风时，平均除尘率为797%；风机出风口水平出风时，平均除尘率为702%。

（1）由于出风流中携带的湿润粉尘与巷道顶板相互冲击、碰撞后粘貼到了巷道顶板上，所以可以增加捕尘效果，因此，除尘风机的出风流方向对除尘效果有很大的影响，垂直向上的出风流方向要比水平出风的除尘率增加大约10%左右。

（2）由于除尘风机通过水雾与粉尘的冲击碰撞捕捉粉尘，所以捕捉掘进工作面微细粉尘的效果较差，而对粒径较大的粉尘捕捉效果较好。

（3）使用除尘风机时，一方面加湿喷雾所喷出的水滴通过高速风流的作用雾化效果较好，这样就增加了水雾与巷道中粉尘的结合率，结合以后在短距离内就会沉降；另一方面由于粉尘在通过除尘风机的时候，粉尘受到高速气流冲击后，与雾化后的水滴会很好的结合，有些湿润粉尘即使没有被捕捉到，在重力的作用下，运动很短的距离后就会沉降，从而达到充分降尘的目的。

（4）除尘风机在正常工作时产生的噪音比较小，而且要比掘进机警铃的声音要小，在掘进机警铃报警时可以正常传递，确保矿井安全。

（5）除尘风机将掘进工作面的粉尘与水雾的结合物直接排到刮板机上，与煤一起运输出去，因此，既不会造成巷道积水，也能保证巷道的文明生产。

6结语

（1）应设计专门的风流进口装置以分散的形式进行布置，用进风连接管把各进风口连接到主进风通道上，就可以减少掘进机操作位置流入高浓度的粉尘。

（2）为了达到除尘系统和转载机以及掘进机在安装上的协调性及美观性，应进行合理设计。这样不仅便于除尘风机安装到掘进机上，能够使其与掘进机外观相协调，同时避免掘进机司机的视线因风机进风风筒而产生影响，以及影响其他作业人员在掘进机上的操作，因此，就得把掘进机机身部位的骨架风筒用扁式箱体进风道进行替代。此外，风流进入除尘风机前的流程中，在箱体式进风道中增加设置捕尘和加湿装置，增加除尘环节，就可以使得除尘风机的捕尘效果更加显著。

（3）为了增加捕尘效果，应将专门的垂直扩散器设计安装在除尘风机的风流出口处，风流离开除尘风机以后直接冲击到顶板上，这样就可以使粉尘与水雾的结合物在撞击后粘贴在巷道的顶板上面。

（4）为了改善巷道作业环境，可以在风机出口处增加捕捉水雾装置的布设，从而减少巷道内的水雾。

（5）设计时使用单级的除尘风机，并且采用双级对旋的设计，这样就可以减小风机的直径，避免功率较大时风机的直径太大，从而不利于现场的安装及使用。

（6）除尘风机在使用时，可以将压入式风筒的出风口与工作面迎头之间的距离适当增加，就可以增加除尘风机的除尘效果，但是应确保风流在效射程的范围内。

参考文献

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