矿井带式输送机自动除尘系统研究

阴少辉

（汾西矿业南关煤业，山西 灵石 031300）

引言

带式输送机运输过程中产生的粉尘不仅影响煤矿井下作业人员身体健康还给作业安全带来一定威胁。现阶段矿井带式输送机运输系统普遍未采取专门的降尘除尘措施，仅在巷道内布置水幕进行喷雾降尘，输送带上煤块、矸石在风流、输送带运动等作用下会导致粉尘出现一定程度外溢，特别是在输送机机头、机尾处粉尘产生量以及外溢量更为突出。为此，以山西某矿井下带式输送机运输系统除尘为工程背景，提出采用自动除尘系统降低机头、机尾处粉尘外溢量，从而达到改善井下环境的目的。

1 山西某矿工程概况

山西某矿现阶段生产主要集中在南翼3 采区，开采5 号煤层，煤层厚度均值3.8 m，赋存稳定，采用综采开采方式。5 号煤层3509 综采工作面开采的原煤经采面刮板输送机、转载机、破碎机以及运输巷、采区、运输暗斜井以及主斜带式输送机转载运输到地面进行煤炭洗选。带式输送机运输采用搭接运输方式，运输长度共计9 780 m，总装机功率2 650 kW。

受到开采的3 号煤层松软、本身含水量低等因素影响，带式输送机运输巷道内粉尘产生量较大。虽然采取增大喷雾量方式起到一定的降尘效果，但是带式输送机机头、机尾处仍会产生大量的粉尘，并在通风影响下大范围外溢。经过对其他矿井带式输送机防尘治理进行调研，文中提出一种自动喷雾系统与带式输送机同步开展工作，提高喷雾效果；并结合除尘风机、布袋除尘器以及密封装置构成自动除尘系统对机头、机尾位置进行粉尘治理[1-2]。

2 带式输送机粉尘产生原因

带式输送机机头溜槽落煤期间，溜槽内下落的煤流速度较快、煤流量大，同时在煤粒相互挤压作用下，会产生一定的细微粉尘，在空气流作用下粉尘会快速外溢；带式输送机采用搭接方式运输，在机头位置原煤会以一定速度做抛物线运动，此时受到重力、空气阻力双重作用，使得煤流中小颗粒粉尘悬浮到空气中。一般情况下带式输送机布置清扫器，机头位置在清扫器以及空气阻力作用下会产生大量的煤尘。

3 自动喷雾降尘系统设计

带式输送机原有的喷雾系统多采用人工控制，存在喷雾不及时、喷嘴堵塞等问题。为此，本文提出采用自动化喷雾系统，以提高喷雾效果并降低粉尘产生量。

采用的喷雾系统结构包括有电动机、自吸泵、电磁阀以及高压雾化喷头等构成。为了简化自动喷雾系统结构，提出通过输送带带动涡轮气泵运转，从而产生高压气；高压水来源于井下压水系统，在自动喷雾系统中增加布置小型防爆电机为电磁阀工作提供电源，当输送带运转后小型发电机开始工作，此时电磁阀动作为喷雾系统供水[3]。涡旋气泵以及小型防爆发电机均随着带式输送机运转而启动，从而实现喷雾与带式输送机运输联动。具体工作流程见图1 所示。

图1 自动喷雾降尘系统工作流程图

为降低喷雾系统水质差、容易堵塞喷嘴等问题，提在自动喷雾系统选用广角紊流雾化喷头，具体喷头结见下页图2 所示。采用的广角紊流雾化喷头用水量较传统的高压喷头降低1/3～1/2，喷雾形成的雾滴粒径平均50 μm，除尘效率高[4-5]。

图2 广角紊流雾化喷头结构图

4 机头自动除尘系统的应用

除尘系统负压吸尘设备为袋式除尘器，该除尘器除尘效率高、能力强，实验室除尘效率可达到99.999%、工业应用时除尘效率也可达到99.99%。高浓度粉尘气体经过袋式除尘器处理后的粉尘排放质量浓度一般在10 mg/m3以下，部分甚至可达到1.0 mg/m3以下。同时经过多年的技术攻关，袋式除尘器稳定性以及可靠性均得以显著提升，在工矿企业中应用较为广泛[6]。

采用的除尘系统结构包括有吸尘罩、轴流风机、吸尘管路、排风道以及袋式除尘器等设备，具体工作原理为：将带式输送机机头位置采用吸尘罩覆盖，通过轴流风机产生的负压将机头位置高浓度粉尘气体吸入到吸尘管道内，后经袋式除尘器对高粉尘气体进行处理并将处理后的气体通过排风道排出。具体带式输送机机头位置安装的除尘系统布置见图3所示。

图3 带式输送机机头位置除尘系统布置示意图

5 机头自助除尘系统的应用效果

文中提出采用自动喷雾除尘系统进行喷雾降尘，该系统可与带式输送机运行联动，带式输送机运行即可开始喷雾，同时采用的广角紊流雾化喷头雾化效果显著；采用袋式除尘器、吸尘罩、轴流风机等设备相结合组成除尘系统可降低机头、机尾位置粉尘外溢量，并对高浓度粉尘气体进行有效处理。

经现场工业应用后，带式输送机沿线粉尘浓度得以有效降低，期间监测发现机头位置粉尘质量浓度由152 mg/m3降至15 mg/m3；带式输送机运输沿线粉尘质量浓度由78 mg/m3降至26 mg/m3。在自动喷雾系统应用过程中，需要定期对自动喷雾系统进行检修、维护，确保系统各个部件均可平稳工作，提高除尘效率。