采煤機新型噴霧裝置的設計與應用

馮兵兵

(山西煤炭運銷集團 四候煤業有限公司， 山西 晉城 048100)

0 引言

山西煤炭運銷集團四候煤業有限公司3108工作面位于井田一采區中部，西部為3105工作面進風順槽，留有15 m的保安煤柱；東部為3103回風順槽,留有21 m的保安煤柱；北側為礦井邊界保護煤柱；南側為一采區三條大巷。3108工作面設計長度為640 m,傾向長度為156 m，3#煤層平均厚度為4.3 m，煤層結構復雜，含0～3層夾矸，夾矸為泥巖煤層裂隙不發育，結構簡單，煤層賦存穩定，進、回順槽掘進期間都遇到不同程度的構造發育，煤層最薄為2.8 m，夾矸最厚約1.3 m。

3108綜采工作面采用綜合機械化回采工藝，以MG400/930-GWD型采煤機、SGZ830/2×400型刮板輸送機、SZZ800/250型轉載機及DSJ100/80/2×160型帶式輸送機進行聯合出煤。截至2018年5月21日工作面已回采120 m。

3#煤層工作面在回采時煤塵揮發性大。傳統采煤機噴霧系統噴灑不均勻，降塵效果差，噴霧的方向無法靈活旋轉，無法根據現場需要快速便捷地調節噴霧方向，而且經常出現噴霧裝置堵塞現象，導致工作面粉塵濃度高，影響著工作面安全高效回采。對此，四候煤礦通過技術研究，設計了一套新型噴霧裝置。

1 采煤機新型噴霧裝置的結構

1) 采煤機新型噴霧裝置主要由支撐板、連接板、轉軸、通孔、固定螺栓、旋轉機構、風筒、水箱、水泵、出水管、霧化噴頭、固定板、電機、軸承、扇葉等部分組成[1-2]，如圖1所示。

2) 在機體上方位于截割部一側安裝一塊支撐板，在支撐板兩側安裝兩塊連接板并通過轉軸進行連接，支撐板頂部焊接若干個直徑為10 mm的圓孔，兩塊連接板利用圓孔通過螺栓進行固定。風筒安裝在連接板上方，風筒為一側開口的空腔結構，且風筒開口靠近機臂，相鄰連接板頂端通過旋轉機構與風筒連接。水箱安裝在機體的另一側，水箱底部安裝一根直徑為20 mm、長度為8.0 m的出水管Ⅰ，另一端與水泵輸入端連接。同時,水泵輸出端連通出水管Ⅱ，出水管Ⅱ另一端貫穿風筒頂端，且出水管Ⅱ另一端與安裝在風筒內的霧化噴頭連接。

1-機體；2-水箱；3-出水管Ⅰ；4-水泵；5-固定板；6-出水管Ⅱ；7-電動機；8-軸承Ⅰ；9-軸承Ⅱ；10-風葉；11-霧化噴頭；12-風筒；13-旋轉機構；14-固定螺栓；15-通孔；16-轉軸；17-連接板；18-支撐板；19-機臂。

3) 在風筒內分別安裝霧化噴頭、扇葉，且扇葉通過軸承與風筒外部電動機連接，電動機功率為15 kW，通過聯鎖開關與采煤機開關連接。當采煤機啟動后，通過連鎖開關可對噴霧電動機進行供電。

4) 旋轉機構包括設置于連接板頂端的固定塊，固定塊頂端設有凹槽，風筒底端設有與凹槽相配合的連接柱，風筒與旋轉機構、連接板進行固定連接。

2 噴霧工作原理[3-4]

1) 當采煤機啟動時，通過聯鎖開關的聯鎖作用接通采煤機新型噴霧裝置水泵及霧化裝置電源。水泵開啟后,使裝置水箱內水源通過出水管Ⅰ進入水泵，并通過出水管Ⅱ進入風筒內。

2) 水源通過霧化噴頭噴出，并在風葉吹動作用下從風筒的開口處吹向指定位置，從而對空氣內粉塵進行降塵。

3) 當需對風筒在水平方向調節時，通過松動旋轉機構固定螺栓，從而使風筒可進行水平角度調節，調節范圍為0°～180°。當風筒需在豎直方向調節時，松動與支撐板之間的固定螺栓，通過與連接板上不同圓孔進行固定，實現風筒口上下調節，調節范圍為-60°～+60°(下為-，上為+)。

3 采煤機新型噴霧裝置的優缺點

3.1 優點

1) 成本費用低。該裝置結構簡單，整套裝置成本費用為0.64萬元，成本費用低，而且裝置中配件易于拆卸、更換，在使用過程中便于操作維護。

2) 故障率低。與傳統噴霧裝置相比，該裝置獨立安裝在機身上，解決了傳統噴霧裝置噴頭經常出現煤泥堵塞、碰撞損壞的問題,降低了裝置的故障率,延長了裝置的使用壽命。

3) 降塵效果好。該裝置獨立安裝在采煤機機身上，裝置通過驅動電動機將霧化水霧通過出風口噴出，噴霧量及壓力大，對工作面高濃度粉塵可迅速進行濕潤、降塵作用；同時,該裝置可通過調節作用對工作面不同方向進行降塵，降塵效果好[5]。

4) 實用性強。新型噴霧裝置在使用過程中不受地質條件及施工工藝限制，不僅可用于采掘工作面中，還可用于運輸、隧道等領域中，實用性強，應用區域廣。

3.2 缺點

1) 采煤機在采煤期間會產生振動，導致連接板出現變形現象，需定期進行更換，增加了設備維護的成本費用。

2) 該裝置在進行工作面噴霧時，無法自動根據工作面粉塵濃度大小調節噴霧量，需人工操作控制，尚未實現無人值守的目標。

4 應用效果

3108工作面回采至400 m處時，對MG400/930-GWD型采煤機機身安裝一套新型噴霧降塵裝置。截至2018年10月5日，工作面已回采結束，通過3個月對該噴霧裝置應用效果觀察發現，該裝置在使用過程中未出現故障。采煤過程中采用該裝置降塵后，可使工作面粉塵濃度由原來的87 mg/m3降至35 mg/m3以下，大大提高了工作面的降塵效果，全年可提高工作面經濟效益44萬元左右。

5 結論

針對3108工作面回采前期MG400/930-GWD型采煤機傳統噴霧裝置降塵時，出現降塵效果差、噴霧系統損壞嚴重等現象，四候煤礦設計了一套新型采煤機噴霧裝置。通過實際應用效果發現，該裝置不但噴霧量大、故障率低，而且可實現多方位降塵，降塵效果好，取得了顯著的應用成效。