采煤机二次负压降尘器的分析与应用

王向伟

（沁和能源集团有限公司永安煤矿，山西 晋城 048205）

引言

采煤机是煤矿开采中必不可少的一种工具，由于采煤机在开采作业过程中容易产生大量灰尘，危及现场操作人员的身体健康[1-2]。目前，采煤机作业时存在的问题如下：首先，现有井下采煤机喷雾降尘、防尘装置一般都是采用高压水枪直接喷雾，水雾与煤尘一次性接触降尘，并且部分煤尘在水雾到达前就被吹得到处飞扬，除尘效果差；其次，除尘装置位置固定，只能在单一的高度吸收粉尘，无法实现全方位吸尘，工作效率低、降尘效果差。沁和能源集团永安煤矿井下采煤机也是采用内外喷雾装置进行防降尘，内外喷雾装置故障频发、降尘效果不佳，必须进行优化改造，从而进一步提高降尘效果。

1 采煤机二次负压降尘器的分析

1.1 结构分析

针对采煤机以往传统内外喷雾装置降尘效果不佳的问题，运用一种新型采煤机二次负压降尘器，其整体结构如图1 所示。该降尘器装置主要包括安装板、污水箱、蓄水箱、水泵、降尘箱、雾化器、雾化盘、风机、位置传感器、过滤网、振动器、主控箱等部件。

图1 采煤机二次负压降尘器的整体结构图

降尘器安装板表面设有污水箱和蓄水箱，污水箱左侧下端法兰连接排水管，排水管上设有排水阀，污水箱左侧上端法兰连接进水管。蓄水箱顶部设有注水口，注水口上端螺纹连接上盖，蓄水箱内部设置水泵，水泵与主水管的进水口相连。

降尘箱位于污水箱上方，污水箱通过进水管与降尘箱底部相连，蓄水箱通过主水管与降尘箱顶部相连，且主水管延伸至降尘箱内部，降尘箱内顶部设有雾化盘，雾化盘顶部与主水管的出水口螺纹连接，主水管与降尘箱相连的一端设有雾化器，雾化器位于降尘箱外部，降尘箱左侧从右向左依次设有第一连接管和第二连接管，第一连接管和第二连接管之间设有弹性伸缩管，弹性伸缩管内设有第一风机，第二连接管左侧设有吸尘口，吸尘口为喇叭形，吸尘口上设有位置传感器，降尘箱右侧设有排气管，排气管内设有第二风机[3-4]。

降尘箱底部呈漏斗形，漏斗底部内侧设有过滤网，漏斗底部与进水管可拆卸连接，通过将降尘箱底部设为漏斗形，利于被雾化后的粉尘在重力作用下沿漏斗底部进入进水管，从而到达污水箱被集体收集。降尘箱底部外侧对称设置振动器，通过设置振动器，利于辅助雾化后的粉尘最大限度地被收集到污水箱内，防止其聚积到降尘箱内部形成污垢，需要定期清理，费时劳力。

降尘箱顶部还设有主控箱，主控箱与位置传感器、水泵、振动器和伸缩机构联接。伸缩机构一端与安装板铰接，另一端与第二连接管固定连接，在位置传感器的作用下，主控箱控制伸缩机构伸长或收缩，使得第二连接管左侧的吸尘口能够将不同高度的粉尘吸入降尘箱内，提高降尘效果，避免粉尘危及现场人员身体健康。

1.2 工作原理

将安装板安装到采煤机上，打开上盖，将水从注水口注入蓄水箱内备用。采煤机工作时，位置传感器感应到采煤具体位置，将信号传输给主控箱，主控箱控制伸缩机构伸长到一定位置，弹性伸缩管能够自由弯曲或伸缩配合伸缩机构的高度。第一风机工作，采煤时产生的粉尘依次通过吸尘口、第二连接管、弹性伸缩管和第一连接管进入降尘箱；同时水泵工作，水通过蓄水箱内的水泵到主水管内进而通过雾化器雾化后进入雾化盘内排出，雾化后的水与降尘箱内的粉尘融合，在重力作用下粉尘掉落到降尘箱底部，沿着漏斗形内壁向下滑落，振动器辅助粉尘向下降落，通过过滤网过滤，污水经过进水管进入污水箱内，手动打开排水阀，污水最终从排水管排出，降尘箱内的气体通过第二风机从排气管排出。

通过设置主控箱控制第一风机启动，使降尘箱内形成负压空间，使降尘箱内的粉尘和水雾充分接触，达到降尘的效果，并且在降尘的过程中，降尘箱底部的过滤网能够将粉尘中的杂质进行过滤；降尘箱内的气体在第二风机的作用下通过排气管排出；通过设置位置传感器和伸缩机构，且伸缩机构与第二连接管相连，在位置传感器的作用下，主控箱控制伸缩机构伸长或收缩，使得第二连接管左侧的吸尘口能够将不同高度的粉尘吸入降尘箱内，提高降尘效果，避免粉尘危及现场人员身体健康[5-6]。

2 工业性试验

2.1 工程概况

沁和能源集团有限公司永安煤矿位于山西省晋城市沁水县嘉峰镇，设计生产能力60 万t/年，井田面积3.858 7 km2，地质储量4 588.8 万t，可采储量1 195.5 万t，现开采3 号煤层。其中煤矿开拓方式为斜井开拓，井筒数量为4 个，开采水平为+540 m，采煤工艺为综采，瓦斯等级为高瓦斯，水文地质类型为中等，自燃倾向性为不易自燃。永安煤矿3210 工作面采用走向长壁后退式一次采全高全部跨落法的综合机械化采煤方法，MG160/375-WD 型无链电牵引采煤机进行割煤。工作面回采期间主要采用采煤机内外喷雾装置来降低粉尘浓度。在实际应用过程中，喷雾装置时间长、喷雾装置数量多，常出现供液压力不足等故障，降尘效果不佳。针对这一情况，采用新设计的二次负压降尘器对MG160/375-WD 型采煤机的降尘系统进行改造。

2.2 二次负压降尘器的安装

负压二次除尘器使用螺栓通过两端头的连接板固定在采煤的两端头位置，如图2 所示。高压泵在安装之前要对安装位置的水平度进行测量，同时要对每个部件的完好性进行检查，确保安装后能够正常使用。

图2 采煤机二次负压降尘器安装示意图

2.3 试验效果

从2020 年9 月1 日至今，二次负压除尘器在MG160/375-WD 型采煤机上已应用半年，采煤机和除尘器整体运行正常。当采煤机处于割煤状态时，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测定，二次负压降尘器开启前后粉尘浓度由以往的68%降低为12%左右，3210 工作面除尘率达到75%以上，降尘效果理想。

3 结论

本文研究的新型采煤机二次负压除尘器，其装置结构简单，设计合理，通过伸缩机构与弹性伸缩管相配合，能够实现不同高度吸尘，大大提高了吸尘效果；同时通过雾化器对进入降尘箱内部的水流进行雾化后通过雾化盘排出，与粉尘充分融合，在重力作用下被雾化后的粉尘掉落到降尘箱底部，在振动器的辅助下粉尘通过过滤网过滤后进入进水管中，最终被收集在污水箱内。对该新型采煤机二次负压除尘器在永安煤矿3210 工作面MG160/375-WD 型采煤机上进行了工业性试验，降尘效果理想，为企业创造了较好的社会、经济效益。