采煤机新型喷雾装置的设计与应用

冯兵兵

(山西煤炭运销集团 四候煤业有限公司， 山西 晋城 048100)

0 引言

山西煤炭运销集团四候煤业有限公司3108工作面位于井田一采区中部，西部为3105工作面进风顺槽，留有15 m的保安煤柱；东部为3103回风顺槽,留有21 m的保安煤柱；北侧为矿井边界保护煤柱；南侧为一采区三条大巷。3108工作面设计长度为640 m,倾向长度为156 m，3#煤层平均厚度为4.3 m，煤层结构复杂，含0～3层夹矸，夹矸为泥岩煤层裂隙不发育，结构简单，煤层赋存稳定，进、回顺槽掘进期间都遇到不同程度的构造发育，煤层最薄为2.8 m，夹矸最厚约1.3 m。

3108综采工作面采用综合机械化回采工艺，以MG400/930-GWD型采煤机、SGZ830/2×400型刮板输送机、SZZ800/250型转载机及DSJ100/80/2×160型带式输送机进行联合出煤。截至2018年5月21日工作面已回采120 m。

3#煤层工作面在回采时煤尘挥发性大。传统采煤机喷雾系统喷洒不均匀，降尘效果差，喷雾的方向无法灵活旋转，无法根据现场需要快速便捷地调节喷雾方向，而且经常出现喷雾装置堵塞现象，导致工作面粉尘浓度高，影响着工作面安全高效回采。对此，四候煤矿通过技术研究，设计了一套新型喷雾装置。

1 采煤机新型喷雾装置的结构

1) 采煤机新型喷雾装置主要由支撑板、连接板、转轴、通孔、固定螺栓、旋转机构、风筒、水箱、水泵、出水管、雾化喷头、固定板、电机、轴承、扇叶等部分组成[1-2]，如图1所示。

2) 在机体上方位于截割部一侧安装一块支撑板，在支撑板两侧安装两块连接板并通过转轴进行连接，支撑板顶部焊接若干个直径为10 mm的圆孔，两块连接板利用圆孔通过螺栓进行固定。风筒安装在连接板上方，风筒为一侧开口的空腔结构，且风筒开口靠近机臂，相邻连接板顶端通过旋转机构与风筒连接。水箱安装在机体的另一侧，水箱底部安装一根直径为20 mm、长度为8.0 m的出水管Ⅰ，另一端与水泵输入端连接。同时,水泵输出端连通出水管Ⅱ，出水管Ⅱ另一端贯穿风筒顶端，且出水管Ⅱ另一端与安装在风筒内的雾化喷头连接。

1-机体；2-水箱；3-出水管Ⅰ；4-水泵；5-固定板；6-出水管Ⅱ；7-电动机；8-轴承Ⅰ；9-轴承Ⅱ；10-风叶；11-雾化喷头；12-风筒；13-旋转机构；14-固定螺栓；15-通孔；16-转轴；17-连接板；18-支撑板；19-机臂。

3) 在风筒内分别安装雾化喷头、扇叶，且扇叶通过轴承与风筒外部电动机连接，电动机功率为15 kW，通过联锁开关与采煤机开关连接。当采煤机启动后，通过连锁开关可对喷雾电动机进行供电。

4) 旋转机构包括设置于连接板顶端的固定块，固定块顶端设有凹槽，风筒底端设有与凹槽相配合的连接柱，风筒与旋转机构、连接板进行固定连接。

2 喷雾工作原理[3-4]

1) 当采煤机启动时，通过联锁开关的联锁作用接通采煤机新型喷雾装置水泵及雾化装置电源。水泵开启后,使装置水箱内水源通过出水管Ⅰ进入水泵，并通过出水管Ⅱ进入风筒内。

2) 水源通过雾化喷头喷出，并在风叶吹动作用下从风筒的开口处吹向指定位置，从而对空气内粉尘进行降尘。

3) 当需对风筒在水平方向调节时，通过松动旋转机构固定螺栓，从而使风筒可进行水平角度调节，调节范围为0°～180°。当风筒需在竖直方向调节时，松动与支撑板之间的固定螺栓，通过与连接板上不同圆孔进行固定，实现风筒口上下调节，调节范围为-60°～+60°(下为-，上为+)。

3 采煤机新型喷雾装置的优缺点

3.1 优点

1) 成本费用低。该装置结构简单，整套装置成本费用为0.64万元，成本费用低，而且装置中配件易于拆卸、更换，在使用过程中便于操作维护。

2) 故障率低。与传统喷雾装置相比，该装置独立安装在机身上，解决了传统喷雾装置喷头经常出现煤泥堵塞、碰撞损坏的问题,降低了装置的故障率,延长了装置的使用寿命。

3) 降尘效果好。该装置独立安装在采煤机机身上，装置通过驱动电动机将雾化水雾通过出风口喷出，喷雾量及压力大，对工作面高浓度粉尘可迅速进行湿润、降尘作用；同时,该装置可通过调节作用对工作面不同方向进行降尘，降尘效果好[5]。

4) 实用性强。新型喷雾装置在使用过程中不受地质条件及施工工艺限制，不仅可用于采掘工作面中，还可用于运输、隧道等领域中，实用性强，应用区域广。

3.2 缺点

1) 采煤机在采煤期间会产生振动，导致连接板出现变形现象，需定期进行更换，增加了设备维护的成本费用。

2) 该装置在进行工作面喷雾时，无法自动根据工作面粉尘浓度大小调节喷雾量，需人工操作控制，尚未实现无人值守的目标。

4 应用效果

3108工作面回采至400 m处时，对MG400/930-GWD型采煤机机身安装一套新型喷雾降尘装置。截至2018年10月5日，工作面已回采结束，通过3个月对该喷雾装置应用效果观察发现，该装置在使用过程中未出现故障。采煤过程中采用该装置降尘后，可使工作面粉尘浓度由原来的87 mg/m3降至35 mg/m3以下，大大提高了工作面的降尘效果，全年可提高工作面经济效益44万元左右。

5 结论

针对3108工作面回采前期MG400/930-GWD型采煤机传统喷雾装置降尘时，出现降尘效果差、喷雾系统损坏严重等现象，四候煤矿设计了一套新型采煤机喷雾装置。通过实际应用效果发现，该装置不但喷雾量大、故障率低，而且可实现多方位降尘，降尘效果好，取得了显著的应用成效。