综采工作面新型通风除尘装置设计应用

高江涛

（山西潞安集团左权阜生煤业有限公司，山西 晋中 032600）

1 左权阜生煤业1101工作面概况

山西潞安集团左权阜生煤业有限公司1101工作面走向长度150m，倾斜长509m，总面积为76350 m2。工作面以东为井田边界，以西为一采区三条大巷，南部为1102工作面，北部为4号采空区。

1101工作面回采煤层为15号层，平均厚度为6.5 m，最小倾角约4°，最大煤层倾角约16°。工作面采用MG750/1940-WD型电牵引采煤机，工作面切眼长度为150 m，采高为6 m，回采率为93%，容重取1.44 t/m3，则循环产量为977 t，回采周期为147d，截止2020年1月12日工作面已回采至240 m。

1101工作面前期回采过程中为了降低工作面粉尘浓度，采用喷雾洒水的方式进行降尘，但是由于工作面粉尘浓度大，传统喷雾装置易被粉尘堵塞，且无法实现自动喷雾降尘的目的，导致工作面回采时降尘效果差、水源流失量大且设备故障率高，无法满足工作面安全高效生产需求。为了解决传统喷雾降尘主要存在的技术难题，阜生煤矿通过技术研究设计了一套新型通风除尘装置。

2 新型通风除尘装置结构

1）新型通风除尘装置主要由支撑架、排水泵、输水管、伸缩杆、伸缩杆、喷头、驱动电机等部分组成，如图1所示。

图1 综采工作面新型通风除尘装置结构示意图

2）支撑架与排水泵固定连接，排水泵的顶部固定连接有输水管，支撑架的底部与伸缩杆固定连接，伸缩杆与高压喷头连接，在支撑架另一侧固定连接有驱动电机。

3）喷头底部设置有防护组件，防护组件主要由外防护管、放置槽、排水孔、内防护管、贯穿孔、活动槽、电磁铁、固定弹簧以及密封块等部分组成。

4）喷头共计10个，且呈线性等间接分布，放置槽数量与喷头一一对应，放置槽内径尺寸与喷头底部外表面尺寸相匹配。

5）外防护管为中空管道，左右两端分别与支撑架左右两侧壁固定连接，放置槽与外防护管的内腔室相连通，排水孔贯穿于外防护管底部侧壁，且排水孔与外防护管内腔室相连通。

6）外防护管内部安装内防护管，内防护管底部开设有活动槽，活动槽的内部固定安装电磁铁，电磁铁底部安装一个固定弹簧，在固定弹簧底部安装一个有密封块。

7）内防护管为实心管，布置若干个贯穿孔，且呈线性等间接分布，贯穿孔内径与放置槽内径尺寸相匹配，贯穿孔布置放置槽与排水孔的连接线中，活动槽开口与排水孔开口相对应，电磁铁镶嵌于活动槽槽底，固定弹簧数量有若干组，且呈矩形分布在活动槽底部四角处，通过固定弹簧将密封块推出活动槽，且插接到排水孔的内部，当需要将密封块带回活动槽时，通过将电磁铁打开，从而使得电磁铁来吸附密封块，使密封块带回活动槽内部。

8）排水泵抽水端通过管路贯穿并延长至水箱的内部，排水泵出水端与输水管固定相连，在输水管的下部贯穿设置有多组出水管，其中出水管贯穿并延长至支撑架的下部，并伸缩杆顶端牢固相连。

9）伸缩杆为中空设置，伸缩杆底部与喷头的顶部螺纹连接，通过排水泵将水箱内部的水通过伸缩杆输送到喷头的内部，从而来进行防尘喷雾，通过控制伸缩杆长度，从而来控制喷头到放置槽之间的距离，进而方便拆卸喷头。

10）支撑架的右侧面固定连接有安装腔，安装腔的内部固定连接有驱动电机，驱动电机的输出端与内防护管的左端中心处固定连接，通过驱动电机，来带动内防护管旋转，从而来改变贯穿孔的位置。

3 新型通风除尘装置应用

3.1 装置工作原理

1）通过将喷头插接到放置槽中，此时贯穿孔呈垂直放置，从而将外防护管的放置槽与排水孔相连通，然后启动排水泵，将水箱内部的水通过伸缩杆来输送到喷头中，之后再通过放置槽、贯穿孔与排水孔，来贯穿外防护管与内防护管，从而实现装置的防尘喷雾。

2）当喷雾完成后，通过启动驱动电机，带动内防护管旋转，从而使得贯穿孔由垂直放置变为水平放置，此时内防护管的活动槽开口将正对排水孔，之后将电磁铁关闭，密封块在固定弹簧的弹力作用下向下移动，从而使得密封块滑出活动槽，并插接到排水孔的内部，将排水孔堵住，从而防止其喷头落入灰尘。

3）当需要拆卸时，通过控制伸缩杆收缩，将喷头取出放置槽，之后通过旋转喷头即可将喷头拆卸，当更换完成后，松开伸缩杆，此时喷头将在重力的作用下，重新插接到放置槽的内部，其拆卸与安装非常方便。

3.2 应用优点

1）设备故障率低：与传统喷雾除尘装置相比，该除尘装置在无需降尘时可通过防护组件将喷头堵住，从而有效避免粉尘进入喷头以及管路内，降低了设备故障率，延长装置使用寿命。

2）自动化水平高：传统喷雾装置开停需人工进行操作，而且当工作面停止割煤时喷雾无法自动停止，而该除尘装置利用驱动电机可对喷头洒水进行控制，大大提高除尘自动化水平，而且降到了工作面除尘劳动作业强度。

3）降尘效果好：传统喷雾装置安装后无法调节高度，受工作面风流影响，无法实现不同高度除尘目的，而该除尘装置可调节伸缩架保证装置适应不同地点除尘，实用性强、应用区域广，且除尘效果好。

4 应用效果

2020年2月阜生煤矿对1101工作面安装了两套新型通风除尘装置，通过3个月实际应用情况来看，效果如下：与传统喷雾除尘装置相比，除尘装置故障率由原来的18%降低至4%,减少设备维修费用达11.7万元；同时工作面采用该除尘装置后，粉尘质量浓度降低至32 mg/m3大大提高了工作面降尘效果，保证了工作面安全回采，取得了显著应用成效。