新型除塵裝置在采煤機上的應用研究

劉磊鑫

（山西汾西中興煤業有限責任公司，山西 交城 030500）

引言

礦井在生產過程中會產生各類粉塵，高濃度粉塵不僅會影響礦井生產安全而且會威脅井下作業人員身體健康[1-2]。現階段采掘作業面常用的除塵措施包括有煤層注水、噴霧降塵、負壓降塵、泡沫除塵等，但是各種除塵技術均有一定的局限性[3]。某礦5308 綜采工作面回采的5 號煤層為突出煤層，煤層自身含水率較低，加之受到瓦斯抽采影響，采面回采時粉塵濃度較高。前期采用注水方式增加煤層含水率，受到瓦斯抽采鉆孔影響，注水效果較差。為此，依據5308綜采工作面生產情況，提出應用新型除塵裝置與采煤機原有噴霧除塵系統、液壓支架噴霧系統等相互配合，降低采面粉塵濃度。

1 5308 綜采工作面概況

山西某礦5308 綜采工作面位于北翼5 采區，采面西側與3105 進風順槽間留設15 m 護巷煤柱、東側與3103 回風順槽間留設21 m 護巷煤柱，南側以及北側分別為采區運輸大巷以及邊界煤柱。5308 綜采工作面設計走向推進距離650 m、傾向160 m，回采的5 號煤厚度4.3 m，煤層結構復雜、中間夾雜2～4 層泥巖矸石，煤層賦存較為穩定，煤層頂底板巖性均為砂質泥巖。采面回采范圍內地質構造不發育。5308 綜采工作面主要綜采設備型號見表1。

表1 綜采設備型號

截止到2020 年8 月20 日采面累積推進距離為135 m，受到3 號煤層本身含水率低、煤塵揮發性大以及采煤機自身噴霧降塵設備工作效率低等因素影響，采面內粉塵濃度較高，現場測定在采煤機司機位置全塵質量濃度達到153 mg/m3。為此，文中基于采面生產現狀，提出將新型噴霧除塵裝置應用到采面降塵中，以期能改善采面作業人員工作環境。

2 除塵裝置結構組成

具體在MG400/930-GWD 采煤機上安裝的除塵裝置結構見圖1 所示，主要結構包括有水泵、霧化噴頭、電機、水箱、風筒以及出水管等構成。在采煤機截割部采用焊接方式安裝支撐板，在支撐板兩側布置連接板，將風筒安裝在連接板上[4-5]。采用的風筒為一側空腔結構且開口側面向采煤機機臂。

圖1 除塵裝置結構

水箱布置在采煤機機體另一側，底板安裝為長度8 m、直徑20 mm 出水管（I），通過出水管將水箱、水泵相連接。在水泵輸出端有出水管（II），出水管一端與風筒內高壓霧化噴頭連接。

在通風內布置的扇葉、高壓霧化噴頭，在扇葉作用下風筒內會形成負壓環境，外界高濃度粉塵會進入到風筒內。扇葉配套使用的電動機功率為15 kW，并通過聯鎖裝置與采煤機控制開關相連接。采煤機啟動后風機會自動啟動。

3 除塵裝置工作原理以及技術優勢分析

3.1 除塵原理分析

當采煤機啟動后，通過聯動裝置實現風筒內風葉風機以及水泵等設備啟動。水箱內水經過出水管（I）、水泵以及出水管（II）加壓后通過風筒內高壓霧化噴頭噴出；在風葉轉動作用下風筒內形成負壓，采面高濃度粉塵進入風筒后實現噴霧凈化。現場可根據需要對風筒角度進行調整，具體水平角度調整范圍為0°～180°、豎向角度調整范圍為-60°～+60°。

3.2 技術優勢分析

3.2.1 除塵設備成本低

文中所提新型除塵設備成本費用低。整個設備可由礦井地面機修廠焊接制作，結構相對簡單，整套設備費用約為0.65 萬元。同時新型除塵設備內各配件均為通用配件，便于拆卸維修以及更換，在使用過程中若出現問題井下值班電工即可進行維修。

3.2.2 故障發生率低

整個新型除塵設備使用的電氣設備主要為聯動開關、風筒風葉電機以及水泵，使用的電氣設備均為礦井常用設備，可靠性較強。同時各個設備均獨立安裝在采煤機上，出現故障后可快速拆卸、維修。高壓噴霧管路中使用的出水管均采用插口連接，便于對煤泥等堵塞物進行處理[6]。

3.2.3 除塵效果顯著

新型除塵裝置安裝在采煤機機身上，通過風葉轉動從而在風筒內形成負壓，將機臂附近高濃度粉塵集中在風筒內，采用高壓噴霧裝置浸潤煤塵、起到降塵作用。同時該裝置通過調節開口方向可對不同方向進行降塵，除塵效果較為顯著。

3.2.4 適用范圍廣

該新型除塵裝置不僅可置于采煤機上，而且可安裝在掘進機上對降塵掘進迎頭粉塵濃度，同時在采面轉載點、帶式輸送機搭接位置等布置該除塵裝置亦可起到較好的降塵效果。

4 現場應用效果分析

在 5308 綜采工作面停采期間，在MG400/930-GWD 采煤機上安裝新型除塵設備，并于2020 年9 月5 日開始正常投入使用。安裝完成新型除塵設備后，風筒內進風量可達到5.6 m3/min，風筒內高壓噴頭噴霧量達到5.3 L/min，現場應用時該除塵裝置未出現任何故障。

對新型噴霧裝置應用后采煤司機位置粉塵濃度進行測定，發現粉塵質量濃度由使用前的153 mg/m3降低至82 mg/m3，降低幅度達到46.4%，取得較為顯著的降塵效果。預計通過使用新型除塵裝置年可增加采面經濟效益約45 萬元。