煤礦綜掘工作面綜合除塵系統的設計分析

梁哲濤

（潞安集團漳村煤礦， 山西 長治 046000）

引言

通常，綜掘機工作面采用的除塵方式主要有負壓除塵機吸塵和負壓除塵機降塵兩種。一般可以在工作面位置，由正壓風機提供大量的風量，由負壓風機把粉塵吸入相應的風筒，接著可以在風機出口位置噴水實現降塵的效果。缺點在于不能對工作面位置出現的粉塵起到相應的作用，并且由于設備較大，需要占用較大的空間，效果不理想。由此可以看出，需要設計一個新的除塵系統，從而能夠有效地除塵，滿足采礦的需要。

1 目前使用的除塵方式的不足

圖1 為可移動除塵設備，控塵元件為封塵簾，其和綜掘機設置在一起，同時能夠和綜掘機一起運動，這樣能夠有效地實現較高效率的除塵。該設備的導風筒所使用的材料為剛性，并設置有螺旋推進裝置，這樣可以有效地推動吸風口向前運動，因此可以得到廣大用戶的青睞，可是此設備依舊存在一定的不足[1-2]：

1）由于設置的封塵簾和水幕裝置，不能較好地操作綜掘機，在工作時不能對正壓風實現較好的控制，因此除塵效果不好，可以采用綜掘機液壓系統實現對擋風簾的操作；

2）在綜掘機的兩側設置有吸風口，其在運動的過程中，設備往往受到擠壓而出現變形，由于柔性負壓風筒發生磨損，最終出現漏風的現象；

3）此設備必須設置負壓柔性風筒，大體積能夠滿足大型巷道的環境。

2 綜合除塵系統技術要點

充分考慮綜掘工作面除塵的效果，依據現場的實際需要，必須滿足各種安全需要，進而設計了一個結構簡單、經濟適用的一套綜掘面除塵設備。

圖1 可移動除塵裝置示意圖

2.1 除塵系統原理

1）控塵。對于正風工作面可以采用手動控制，這樣能夠對擴散性粉塵產生良好的控塵效果，從而可以極大地優化綜掘面除塵效果，實現集塵的效果。

2）吸塵。可以在綜掘機前部位置設置負壓風筒，其可以吸附煤炭粉塵，接著使用除塵風機實現降塵。

3）合理選用除塵機的功率，不僅可以有效地達到吸塵效果，而且能夠控制降塵的速度。

2.2 除塵系統工藝

圖2 表示綜掘機除塵系統示意圖。

圖2 綜掘面結合除塵系統示意圖

正壓調風系統設置有兩個排風口，分別設置在工作面、航道中心。假如綜掘機在工作的過程中產生大量的粉塵，那么相應的傳感器可以把信號傳輸給相應的單元，這時可以使得如下三個單元工作：第一，風機；第二，供風管路控制閥；第三，高壓供水電磁閥。當處于風動系統下，這時側相通風口開始工作，同時可以控制工作面的供風系統。從而使得空氣開始從調風口逐漸向工作面流動。這樣使得形成的灰塵不能向工作面四周擴散，從而能夠起到降塵的效果。此系統還可以有效地稀釋瓦斯，從而能夠給工作人員提供相對干凈的空氣，粉塵將從正壓風口向負壓風口流動，這時可以借助負壓風機的作用，使得粉塵從負壓風口進入粉塵機，最終可以和水混合，以此達到降塵的作用，圖3 表示相應的工藝流程圖。

圖3 除塵系統工藝流程

假如采集過程中，選用頂板支護，那么相應的掘進機往往需要停止工作，相應的自動除塵系統停止時，需要一定的時間實現延遲停止，此過程清除剩余的粉塵，并且關閉可控調風門、關閉吸塵風機。同時正壓風機處于正常的工作狀態，因此可以給工作面提供優質的空氣。通常通風系統能夠隨著工作面一起移動。在實驗時，掘進機推進14 m 時，相應地實現一次吸塵系統，比較理想。

2.3 除塵系統創新點

1）該系統中的可調正壓風門，能夠使得粉塵向工作面方向流動，并且不會發生四處擴散的現象，從而能夠有效地提高集中吸塵的效果。

2）負壓風筒選用的材料是剛性塑料，其具有較好的阻燃性、防靜電、較好的彈性與強度等，其結構較小，便于吊掛在帶式輸送機側面，從而能夠有效地保護風筒，避免出現漏氣的現象。

3）風機活動架能夠隨著運輸機同步動作，使用四桿機構實現連接，這樣能夠有效保護風機。

4）在結構方面，此系統結構緊湊、體積較小、占地空間小，其不僅可以實現大巷道除塵的效果，而且能夠在小巷道中開展作業。

5）可調風口在粉塵控制方面比較理想，因此需要把除塵單元設置在司機的視野內，這樣能夠極大地提高除塵效果，具有較高的安全性。

3 應用效果分析

運用該系統除塵前后工作面粉塵質量濃度如表1 所示。分析表1 可以發現，工人操作位置所對應的全塵除塵效率可以達到（587.9-44.9）/587.9×100%=92%，相應的呼吸除塵效率可以達到（254.3-7.9）/254.3×100%=96%。而對于除塵器出口位置而言，全塵除塵率可以達到（388.7-1.2）/388.7×100%=99%，相應的呼吸除塵效率可以達到：（122.1-0.1）/122.1×100%=99.9%。由此可以看出，該系統具有良好的除塵效果，并且能夠滿足國家煤礦除塵的標準，這樣可以極大地優化井下員工的工作環境[3-5]。

表1 除塵前與除塵后工作面粉塵質量濃度對比 mg/m3

4 結語

可調式正壓風門能夠達到理想的除塵效果，具有粉塵不會出現擴散、粉塵朝著工作面集中等特點，可以達到集塵、吸塵以及降塵的效果，不僅可以有效提高井下工作人員的工作環境，而且能夠為工作面的安全生產提供有力的保障。該系統還具有體積小、重量輕以及便于操作等特點，能夠隨著掘進機同步動作，不會影響工作面其他設備的運行，便于工作人員維修。