一種折疊式全斷面捕塵裝置的設計及應用

羅鵬飛

(西山登福康煤業有限公司， 山西 臨汾 042403)

0 引言

西山登福康煤業公司可采煤層為2#、3#、5#、6#、9#煤層，各煤層經鑒定均具有煤塵爆炸性。為進一步降低粉塵污染，經反復分析研究，決定研制一款折疊式全斷面捕塵裝置，經實際應用，該捕塵裝置使用便捷,既節約了材料的投入，又提高了設施利用率。

1 傳統捕塵網存在的問題

現階段煤礦在采掘工作面粉塵防治上采用在回風巷距工作面30～50 m處安設兩道捕塵網和凈化水幕，捕塵網配合凈化水幕使用，凈化水幕安設在捕塵網上風側1 m處，其捕塵網和凈化水幕隨著工作面的推進而跟進。由于粉塵分為親水性粉塵和疏水性粉塵，親水性粉塵容易吸附水分浸潤凝聚而下降，疏水性粉塵浸潤性差而通過凈化水幕，碰撞到捕塵網降低漂流速度，從而黏附在捕塵網上。凈化水幕不斷地沖刷捕塵網上黏附的粉塵，使其降到地面，起到全面降塵的效果。

由于使用的捕塵網都是整體平面式的，均由一個框架和鐵紗網構成，其體積大、質量大，安裝不便，挪移費時費力，遇到不規則巷道就不能使用了。為了滿足不同尺寸的巷道，曾開發了組合式捕塵網，它是由固定尺寸的小框架捕塵網通過螺絲緊固組合而成，根據巷道尺寸換用小框架。這種捕塵網拆開后體積小，運輸方便，安裝便捷，缺點是材料使用多，成本大。還有設計卷簾式捕塵網，即有人通過時將捕塵網卷起來，當人通過后放下捕塵網。這種捕塵網固定不牢靠，又不能做到巷道斷面全覆蓋，安裝挪移也不便利。為此，經反復分析研究，決定研制一款拼疊式全斷面捕塵裝置。

2 折疊式全斷面捕塵網的工作原理

捕塵網捕集粉塵的形式主要有粘附、攔截、慣性、擴散、靜電等，在捕塵網法線與粉塵運動方向平行時，捕塵網的攔截面積是捕塵網所在巷道的橫截面積，即SH=SB；在捕塵網法線與粉塵運動方向成一定角度α時，捕塵網的攔截面積SB=SH/cosα，捕塵網的攔截面積將大于巷道橫截面積，捕塵網的經緯線數量增加，捕塵網黏附和攔截粉塵粒子的能力提高，當粉塵粒子質量較大或速度較大時， 灰塵粒子在氣流中做慣性運動，粉塵因慣性來不及繞過捕塵網經緯線的難度增大，從而直接撞到捕塵網表面而沉積下來的能力提高。

3 折疊式捕塵裝置的設計

3.1 主要結構

為了使巷道全斷面覆蓋和使用方便，設計制作了折疊式捕塵裝置，它由折疊式骨架、不銹鋼金屬網、行人門等組成。

1) 折疊式骨架由30 mm角鐵、4分鋼管轉軸和M14螺絲組成，M14螺絲六角頭同軸向焊接在鋼管兩端，轉軸共加工12個；角鐵加工成L型，兩端鉆φ16孔，共加工28個。鋼管兩端穿入角鐵孔后螺母兩端固定，并留有一定空隙，使扁鐵能靈活轉動，采用25 mm扁鐵壓條將不銹鋼網固定在骨架角鐵上。

2) 金屬網選用7～12目的不銹鋼金屬網，其目數就是孔數，即每平方英寸上的孔數目,目數越大，孔徑越小。一般來說，目數×孔徑(微米數)=15 000。目數太大，會導致通風阻力增大，目數太小，捕捉粉塵能力則會減小。各加工件如圖1所示。若捕塵網有帶式輸送機穿過，可在穿輸送帶架的地方設置輸送帶孔，將其輸送帶口處的轉軸加工成所需尺寸，連接此轉軸的角鐵一端焊接6分鋼管，6分鋼管長度為皮帶口高度，6分鋼管穿在4分轉軸上，既可定位又能轉動。

3) 行人門采用對開式，為方便人員通過捕塵網可設置兩扇門，每扇門框架用30角鐵焊接，門軸處使用6分鋼管，其長度為1 800 mm，6分鋼管套在4分轉軸上，使其轉動靈活。門的寬度為560 mm，門要嵌在折疊網內。一扇門上安裝2個強力磁鐵，它可以吸住另一扇門，使門關嚴。每個捕塵網共加工兩扇門。組裝后效果圖如圖2所示。

圖2 折疊式捕塵網

3.2 安設風流凈化水幕

捕塵裝置組裝好后，在其上風側1 m處(工作面迎頭側)安設一道風流凈化水幕。凈化水幕噴頭與水平面成向下的45°夾角，凈化水幕工作時細小霧粒在風流作用下均勻地灑落在捕塵網上，捕塵網濕潤后可提高捕捉粉塵的能力，同時捕捉到的粉塵，隨聚集的水珠順著捕塵網由上到下流至地面。

4 改進效果分析

由于折疊式捕塵裝置比平面捕塵網的過濾面積增加40%以上，而在捕塵網目數相同的情況下，不僅捕塵裝置捕捉粉塵的能力增大，又增大了捕塵網的透氣性，從而也減小巷道的通風阻力。通過礦用防爆型粉塵采樣儀對固定式捕塵網和折疊式捕塵裝置的過濾效果進行檢測，數據見圖3，又通過使用AKFC-92G型個體粉塵采樣器對固定式捕塵網和折疊式捕塵網的過濾效果進行檢測，數據見圖4。通過對以上數據分析，折疊式捕塵網比平面式捕塵網的總塵捕捉能力平均提高了25.5%，呼吸性粉塵的捕捉能力平均提高了43.1%。

圖3 平面式捕塵網和折疊式捕塵網總塵濃度對比

圖4 平面式捕塵網和折疊式捕塵網呼吸性粉塵對比

5 結論

在登福康煤業使用了折疊式捕塵網后，采掘工作面產生的粉塵得到進一步過濾，井下環境得到很大改善。該捕塵裝置隨工作面的推進挪移也更加便捷，適用于不同寬度的巷道，既不需要因巷道尺寸變化而重新加工捕塵網，又節約了人工和材料投入，提高了設施利用率。