一種新型采煤機噴霧降塵裝置的設計

劉小旦

（山西高平科興云泉煤業有限公司， 山西 高平 048400）

1 項目背景

在煤礦生產過程中，尤其是在采煤、掘進過程中會產生大量的粉塵，不僅會對人的身體造成很大的危害，而且粉塵聚集到一定濃度還會有爆炸的隱患，嚴重影響了煤礦的安全生產和職工的生命安全。采煤機是綜采成套裝備的主要設備之一，是煤礦井下綜采工作面主要的產塵點。采煤機現有的降塵裝置效果不佳，在使用的過程中不方便調節噴灑角度，不方便調節噴灑的高度，不具備觀察功能，不能及時對工作環境進行全方位的降塵。針對這一情況，設計了一種新型的采煤機噴霧降塵裝置并進行了實踐應用，效果理想。

2 新型采煤機噴霧降塵裝置的設計

為了解決綜采工作面粉塵濃度過大的問題，針對井下主要的生產設備采煤機，設計了一種新型采煤機噴霧降塵裝置，以解決采煤機降塵裝置存在著的上述問題[1-2]。

2.1 結構設計

設計的一種新型采煤機噴霧降塵裝置的結構示意圖如圖1 所示，該噴霧降塵裝置主要包括掘進懸臂、第一連接座、固定槽、自吸泵、連接管、可觀察測量加注箱結構、可調節旋轉支撐架結構、出水管、金屬軟管、套接管、遮擋板和噴頭等部件。

圖1 新型采煤機噴霧降塵裝置的結構示意圖

從圖1 中可知：固定槽開設在掘進懸臂的上端右側中間位置；自吸泵螺栓連接在第一連接座的上端左側；連接管一端螺紋連接在自吸泵的左側上部；連接管另一端螺紋連接在可觀察測量加注箱結構的右側下部；可觀察測量加注箱結構安裝在第一連接座的上端左側；可調節旋轉支撐架結構安裝在固定槽的內部底端；出水管的左側螺紋連接自吸泵的右側上部；金屬軟管的左側螺紋連接在出水管的右側外壁；套接管套接在金屬軟管的外壁右側；遮擋板的下端焊接在套接管的上端中間位置；噴頭螺紋連接在金屬軟管的右側內部中間位置；可觀察測量加注箱結構包括水箱、加注管、連接桿、轉動桿、海綿條、觀察片和刻度線，加注管焊接在水箱的上端左側；連接桿的右端焊接在水箱的左側中間位置；轉動桿的上端套接在連接桿的外壁右側；海綿條膠接在轉動桿的右側；觀察片鑲嵌在水箱的左側；刻度線從上到下依次刻畫在觀察片的正表面。

可調節旋轉支撐架結構包括第二連接座、U 型固定座、旋轉調節管、翼形螺栓、伸縮調節桿和支撐管，U 型固定座螺栓連接在第二連接座的上端中間位置；旋轉調節管的下端螺栓螺母連接在U 型固定座的上側內部中間位置；翼形螺栓螺紋連接在旋轉調節管的正表面上部中間位置；伸縮調節桿的下端插接在旋轉調節管的上側內部中間位置；伸縮調節桿的上端焊接支撐管的下端中間位置。

裝置中套接管采用不銹鋼軟管；套接管和金屬軟管之間設置有硅膠圈；噴頭采用不銹鋼霧化噴頭。觀察片采用透明的PVC 片；刻度線采用以厘米為單位的刻度線；刻度線的下端設置為零起始端。連接桿設置在觀察片的上端中間位置；海綿條設置在觀察片的左側；海綿條和觀察片接觸設置。水箱螺栓連接在第一連接座的上端左側；水箱設置在自吸泵的左側；連接管另一端螺紋連接在水箱的右側下部，可觀察測量加注箱結構的結構示意圖如圖2 所示。

圖2 可觀察測量加注箱結構的結構示意圖

支撐管采用不銹鋼管；支撐管的內壁膠接有海綿圈。第二連接座螺栓連接在固定槽的內部底端；支撐管設置在金屬軟管的右側；支撐管設置在套接管的左側。自吸泵具體采用型號為WZB- 的自吸泵。可調節旋轉支撐架結構的結構示意圖如圖3 所示。

圖3 可調節旋轉支撐架結構的結構示意圖

2.2 特點分析

該新型采煤機噴霧降塵裝置中第二連接座、U型固定座和旋轉調節管的設置，有利于調節噴頭的角度，方便在采煤的過程中進行噴灑工作，有利于進行除塵工作。

裝置中旋轉調節管、翼形螺栓、伸縮調節桿和支撐管的設置，有利于調節噴頭的高度，方便對準采煤器和煤層接觸的位置進行噴霧工作，增加調節功能。

裝置中水箱、加注管、觀察片和刻度線的設置，有利于通過觀察片和刻度線觀察水箱內部水量的多少，方便進行清水加注工作，有利于進行除塵工作。

裝置中水箱、連接桿、轉動桿、海綿條和觀察片的設置，有利于在工作的過程中轉動轉動桿和海綿條，方便對觀察片進行擦拭工作，增加清理功能。

裝置中金屬軟管和噴頭的設置，有利于轉動噴頭，方便進行調節工作；金屬軟管、套接管、遮擋板和噴頭的設置，有利于在工作的過程中遮擋灰塵，方便進行除塵工作。

2.3 工作原理

在該新型采煤機噴霧降塵裝置進行工作時，使用外部水管連接在加注管的上端外壁，然后向水箱的內部注入適量的清水，通過觀察片和刻度線觀察清水的注入量，然后使用外部導線接通電源，使自吸泵開始工作，把水箱內部的水通過出水管和金屬軟管輸送至和噴頭，然后通過噴頭噴出水霧進行除塵工作，在進行除塵工作的過程中根據煤炭開采設備的工作位置，松開U 型固定座和旋轉調節管之間的螺栓螺母，轉動旋轉調節管帶動金屬軟管的右側和噴頭轉動至合適的角度，松開翼形螺栓向上提動支撐管至合適的角度，然后擰緊翼形螺栓，方便在采煤的過程中進行除塵工作。

3 實踐應用效果分析

該新型采煤機噴霧降塵裝置完成研制后，在山西某煤礦井下5201 綜采工作面MG300730-WD 采煤機上進行了安裝調試，并進行了現場實踐應用并對降塵效果進行了檢測。檢測數據如表1 所示。

表1 新型采煤機噴霧降塵裝置降塵效果檢測表

從表1 數據可知，對5201 綜采工作面MG300730-WD 采煤機采用新型的采煤機噴霧降塵裝置后，工作面粉塵濃度降塵率超過86.5%，噴霧后全塵濃度降低到20 mg/m3，該新型的采煤機噴霧降塵裝置的研制與應用項目是成功的，有效降低了綜采工作面的粉塵濃度。同時該采煤機噴霧降塵裝置自動化程度高，裝置的設計解決了以往降塵裝置存在的不便于調節噴灑角度，不方便調節噴灑的高度以及使用的過程中不具備觀察功能的問題[3-5]。