抑塵劑除塵系統在高河能源的應用

田潞飛

(潞安集團 高河能源有限公司，山西 長治 047100)

煤礦粉塵是煤礦生產過程中所產生的各種礦物細微顆粒的總稱。煤塵的危害極大，它不僅污染作業環境，影響礦工的身體健康，煤塵爆炸還會造成重大人身傷亡事故。煤礦掘進面粉塵治理的過程中，傳統的除塵方法(如除塵器設備降塵法、噴霧降塵法、防護法等)存在諸多問題，適用性相對較差，降塵效果不甚理想，而且降低了生產的安全性，影響了生產進程。為打破當前除塵現狀，為煤礦生產營造良好的、安全的工作環境，高河能源公司引進了抑塵劑除塵系統。

1 抑塵劑除塵系統

1.1 系統組成

試驗采用塵克礦用除塵系統(發泡型) 產生的抑塵劑，該系統引進南非最新礦用除塵技術,主要由發泡主機(CR-3-1)、泡沫分配器(CR-3-2)、泡沫噴頭及支架(CR-3-3)四部分組成(見圖1)，具有獨立噴霧發泡系統,能有效覆蓋抑制塵源，適用于煤礦綜掘工作面等粉塵危害極大的作業環境。

1.2 系統抑塵機理

水的表面張力較高，粉塵不易被水迅速有效地濕潤，因而降塵效果不佳，而在水中添加抑塵劑后，抑塵劑溶液大大增加了水溶液對粉塵的浸潤性，粉塵粒子原有的固-氣界面被固-液界面所代替，使液體對粉塵的浸潤程度大大提高，從而提高降塵效率。

抑塵劑除塵系統利用除塵水管和壓風管路，通過專用的泡沫發生裝置，在水中加入一定比例的抑塵劑(發泡型)，引入風壓，產生高倍數泡沫，產生的泡沫通過支架組件的噴頭噴灑至塵源，泡沫通過良好的覆蓋、濕潤、黏附等方式作用于粉塵，有效降低采掘面的粉塵濃度，改善工作環境，提高工作面迎頭能見度，確保安全生產。

圖1 抑塵系統裝置

1.3 系統特點

1) 泡沫可以完全覆蓋塵源，從根本上解決粉塵沉降與擴散；

2) 泡沫較液體表面積大幅度增大，增加與粉塵的碰撞幾率；

3) 泡沫具有很好的潤濕性和粘附性，粉塵被吸附的概率和速度提高數百倍；

4) 避免水霧除塵耗水量大而引起的綜掘機沉陷，提高工作效率；

5) 除塵效率提高，大力改善掘進機司機的視野，消除由此帶來的安全隱患，并提高生產效率；

6) 噴嘴的大開口設計能克服水中雜質和煤渣的堵塞，保證系統的正常運行。

2 抑塵劑試驗情況

2.1 工作面基本情況

試驗地點為E1306上分層膠帶巷掘進工作面，煤層平均厚度為7.35 m，傾角為0～3°，以亮煤為主，具玻璃光澤、污手、性脆、階梯狀斷口、割理較發育等特點；做含氣試驗，多處見粒狀氣泡，持續時間較短；距煤層底板1.3 m有0.25 m厚的夾矸，夾矸為泥巖。

巷道設計長度1 196 m，掘寬5 100 mm，掘高3 600 mm，抑塵劑試驗時掘進至800 m；采用EBZ-160掘進機掘進，掘進排距1 m，每班掘進3排；雙路風筒供風(主風筒雙級、副風筒單級)，工作面供風量1 400 m3/min；該面煤質偏干，破碎程度高，產塵量大，且掘進期間現有噴霧容易堵塞，迎頭作業區域粉塵大，治理困難，實測總塵濃度達1 741 mg/m3，見表1。

2.2 抑塵劑試驗

將發泡主機安裝在E1306上分層膠帶巷掘進工作面綜掘機司機側掘進機箱體上部，將綜掘機自帶噴頭支架更換為CR-3-3專用發泡噴頭支架，使噴嘴成圓弧形分布，完全覆蓋塵源；連接配套高壓軟管，風水壓力調整穩定，正常發泡后進行試驗。試驗初期因工作面配風量大、壓風管路風壓小，掘進機噴霧不能到達截齒部位，未達到預期效果。對試驗過程出現的問題進行改進后，于2019年7月25日在掘進機司機位、二運位進行了測塵，測試結果見表1。

表1 2019年7月25日測試數據

從測試數據可以看出，當添加抑塵劑并打開噴霧時與只打開噴霧未添加抑塵劑相比，司機位呼塵和總塵分別降低了92.2%和83.3%；二運位置處呼塵和總塵分別降低了84.3%和80.9%，抑塵效果明顯。

3 使用抑塵劑除塵系統的優化

1) 原掘進機外噴霧的改進。原噴霧裝置是設備自帶外噴霧裝置，噴霧以霧化為主，不適應抑塵劑噴灑使用，需對外噴霧進行改造；同時實施風水聯動，效果更佳，出水口大、射程遠，能保證水源覆蓋到截齒部位。

2) 工作面風量影響。E1306膠帶巷掘進工作面采用雙路風筒，分別為主風筒雙級供風(面向迎頭左路風筒，接至迎頭5 m范圍)，副風筒單級供風(面向迎頭右路風筒，接至迎頭15 m范圍)，優點是掘進機司機位于左側(面向迎頭)，主風筒距迎頭距離近、風量大，掘進產塵后煤塵順著風流從右側外出，司機處煤塵小；缺點是掘進機外噴霧噴出的抑塵劑泡沫無法到達截齒部位及正前方煤體。

為此，對供風風機進行了調級處理，將主風筒(迎頭5 m范圍的左路風筒)調整為單級、副風筒(迎頭15 m范圍的右路風筒)調為雙級，工作面總體供風量不變，迎頭風量減少；為保證效果，同時將發泡主機供風風路由D13 mm改為D32 mm，通過兩項措施，降塵裝置產生的抑塵劑泡沫能全面覆蓋掘進機截齒部位及掘進正前方煤體，達到降塵目的。

4 結 語

粉塵的危害眾所周知，而粉塵是煤炭生產過程中的必然產物，如何有效防治粉塵是當今煤礦的難題。抑塵劑除塵系統是近幾年發展起來的一項有效措施，降塵效果比較理想，但與國家標準相比，還有較大距離，如何探索發現新的防塵工藝、方法，不斷降低粉塵濃度，是永恒的課題。