综采工作面采煤降尘系统应用分析

2020-10-18邢凯

机械管理开发 2020年9期

关键词：移架水雾降尘

邢凯

（山西煤炭进出口集团左云长春兴煤业有限公司，山西大同 037100）

1 长兴煤业303工作面概况

山西煤炭进出口集团左云长春兴煤业有限公司303综采工作面，东边为矿井东盘区实体煤区域，南边为井田边界，西边南延三条主大巷，北边为22211回采工作面。

303工作面回采煤层为22号层，煤层平均厚度为11 m，煤层平均倾角为4°，工作面设计回采长度为1 700 m，工作面长度为240 m，工作面采用综合机械化放顶煤回采工艺。

由于303工作面回采煤层稳定性差，煤尘挥发性高，工作面回采期间采用采煤机内外喷雾降尘时，受挥发粉尘影响，内喷雾系统堵塞严重，故障率高，大大降低了工作面喷雾降尘效果，通过对301、302工作面观察发现，采用喷雾降尘后工作面粉尘质量浓度仍高达270 mg/m3，严重影响着工作面安全高效回采[1-2]。因此，该公司为采煤机、液压支架安装了一套自动喷雾降尘系统。

2 降尘喷雾原理及影响因素

2.1 喷雾原理

1）水在高压的作用下从喷嘴喷出，将水转化为具有一定速度的水雾，水雾颗粒与空气中灰尘经过碰撞、捕尘、凝结，可清除空气灰尘。喷嘴在喷雾时，靠近喷嘴的区域水流紧密，较远区域的水流由于受到空气阻力逐渐形成颗粒状的水雾。

2）根据水压不同，喷嘴喷出的水雾的雾流粒径也不同。当喷嘴压力较小时，雾流很容易受空气阻力而衰减，此时水雾喷射距离较近；当喷嘴压力较大时，此时水雾喷射距离较远、速度较快，靠近喷嘴的区域受空气阻力形成雾粒。

3）根据现场观察发现，高压喷雾具有喷雾颗粒速度块、半径小、密度大、射程远、不易堵塞喷嘴的优点。在矿井有限空间内除尘，能够有效对微细粉尘进行捕捉、吸附，相比中、低压喷雾具有更好的除尘效果，再加上高压喷雾能够使颗粒水雾产生静电荷，更容易与周围的粉尘进行吸附，特别是对那些难以捕捉的微细粉尘具有很好的除尘效果。

2.2 影响因素

综采工作面喷雾装置的喷雾效果对整个工作面的除尘效果具有决定意义。根据统计分析发现，对喷雾效果有影响的因素主要由：喷嘴类型、水质、水压、喷水量、喷雾装置分布、粉尘粒度分布。水压、粉尘粒度分布、喷嘴型号这些因素是最主要的影响因素。喷嘴型号与水压对雾流特性与流量有着直接的影响，粉尘粒度分布对工作面的除尘效果具有决定性的作用。

3 综采工作面采煤降尘系统分析

3.1 采煤机喷雾装置

3.1.1 高压外喷雾装置

高压外喷雾装置主要由以下部件组成：泵站、喷雾装置、胶管、精密过滤器。采煤机在正常生产时，高压外喷雾装置形成的水雾能够在平面上对滚筒进行立体式除尘，从尘源处对粉尘进行净化。高压外喷雾装置产生的水雾具有喷水量小、水雾颗粒小、覆盖面大的优点，既能够对尘源粉尘进行有效控制，又能将粉尘控制在一定范围内，防止粉尘向工作面一侧扩散。

3.1.2 尘源跟踪降尘装置

高压外喷雾装置能够在平面上对滚筒进行立体式除尘，但由于工作面风速较大，滚筒产生的粉尘很容易飘散，影响整个工作面的除尘效果。尘源跟踪降尘装置原理是在支架上安装一套喷雾水幕，该水幕能够对滚筒飘散的粉尘从上而下再次捕捉进行强力除尘，在采煤机周围形成厚厚的水幕，增加水雾颗粒与粉尘碰撞的概率。尘源跟踪降尘装置主要由以下部件组成：联锁开关、红外接收与发射装置、电磁阀、电缆、通讯线、喷雾控制箱、水源、喷雾装置。采煤机在经过支架时，安装在支架前的红外线接收装置接收到信号后通过发生装置将信号传递到控制箱，控制箱将电磁阀开关打开,支架顶梁及前探梁上的喷雾装置启动，对采煤机前、后滚筒进行除尘，同时启动临近采煤机下风侧5架支架的喷雾降尘，全范围、大面积、立体式地对工作面产生的粉尘进行除尘。

3.2 移架自动喷雾装置

采煤机割煤后支架需追机进行移架，移架过程中也会产生较多粉尘。支架在前移时，采煤机割完煤壁的顶部留下的煤脊与在支架顶板的挤压下变为粉末状粉尘，这些粉尘掉下来漂浮在风流中产生污染。此外，顶板掉落的矸石也会掀起较多的粉尘，这些粉尘在风速较大的风流中迅速扩散。根据统计，移架产生的粉尘约占工作面粉尘量的25%。

移架自动喷雾装置能够有效减少支架在前移过程中产生的粉尘。移架自动喷雾装置主要由以下部件组成：控制阀、精密水质过滤器、供水管、喷雾架及喷嘴。工作原理为：在每个支架前安装喷雾控制阀，并用胶管与支架控制立柱升降的液压阀联通，支架在前移过程中需降柱前移，此时自动喷雾装置打开对支架周边粉尘进行除尘，升柱时关闭液压阀内的胶管，这样喷雾装置能够随着支架的前移自动喷雾[3-5]。303综采工作面液压支架自动控制喷雾降尘系统如图1所示。