采煤機二次負壓降塵器的分析與應用

王向偉

（沁和能源集團有限公司永安煤礦，山西 晉城 048205）

引言

采煤機是煤礦開采中必不可少的一種工具，由于采煤機在開采作業過程中容易產生大量灰塵，危及現場操作人員的身體健康[1-2]。目前，采煤機作業時存在的問題如下：首先，現有井下采煤機噴霧降塵、防塵裝置一般都是采用高壓水槍直接噴霧，水霧與煤塵一次性接觸降塵，并且部分煤塵在水霧到達前就被吹得到處飛揚，除塵效果差；其次，除塵裝置位置固定，只能在單一的高度吸收粉塵，無法實現全方位吸塵，工作效率低、降塵效果差。沁和能源集團永安煤礦井下采煤機也是采用內外噴霧裝置進行防降塵，內外噴霧裝置故障頻發、降塵效果不佳，必須進行優化改造，從而進一步提高降塵效果。

1 采煤機二次負壓降塵器的分析

1.1 結構分析

針對采煤機以往傳統內外噴霧裝置降塵效果不佳的問題，運用一種新型采煤機二次負壓降塵器，其整體結構如圖1 所示。該降塵器裝置主要包括安裝板、污水箱、蓄水箱、水泵、降塵箱、霧化器、霧化盤、風機、位置傳感器、過濾網、振動器、主控箱等部件。

圖1 采煤機二次負壓降塵器的整體結構圖

降塵器安裝板表面設有污水箱和蓄水箱，污水箱左側下端法蘭連接排水管，排水管上設有排水閥，污水箱左側上端法蘭連接進水管。蓄水箱頂部設有注水口，注水口上端螺紋連接上蓋，蓄水箱內部設置水泵，水泵與主水管的進水口相連。

降塵箱位于污水箱上方，污水箱通過進水管與降塵箱底部相連，蓄水箱通過主水管與降塵箱頂部相連，且主水管延伸至降塵箱內部，降塵箱內頂部設有霧化盤，霧化盤頂部與主水管的出水口螺紋連接，主水管與降塵箱相連的一端設有霧化器，霧化器位于降塵箱外部，降塵箱左側從右向左依次設有第一連接管和第二連接管，第一連接管和第二連接管之間設有彈性伸縮管，彈性伸縮管內設有第一風機，第二連接管左側設有吸塵口，吸塵口為喇叭形，吸塵口上設有位置傳感器，降塵箱右側設有排氣管，排氣管內設有第二風機[3-4]。

降塵箱底部呈漏斗形，漏斗底部內側設有過濾網，漏斗底部與進水管可拆卸連接，通過將降塵箱底部設為漏斗形，利于被霧化后的粉塵在重力作用下沿漏斗底部進入進水管，從而到達污水箱被集體收集。降塵箱底部外側對稱設置振動器，通過設置振動器，利于輔助霧化后的粉塵最大限度地被收集到污水箱內，防止其聚積到降塵箱內部形成污垢，需要定期清理，費時勞力。

降塵箱頂部還設有主控箱，主控箱與位置傳感器、水泵、振動器和伸縮機構聯接。伸縮機構一端與安裝板鉸接，另一端與第二連接管固定連接，在位置傳感器的作用下，主控箱控制伸縮機構伸長或收縮，使得第二連接管左側的吸塵口能夠將不同高度的粉塵吸入降塵箱內，提高降塵效果，避免粉塵危及現場人員身體健康。

1.2 工作原理

將安裝板安裝到采煤機上，打開上蓋，將水從注水口注入蓄水箱內備用。采煤機工作時，位置傳感器感應到采煤具體位置，將信號傳輸給主控箱，主控箱控制伸縮機構伸長到一定位置，彈性伸縮管能夠自由彎曲或伸縮配合伸縮機構的高度。第一風機工作，采煤時產生的粉塵依次通過吸塵口、第二連接管、彈性伸縮管和第一連接管進入降塵箱；同時水泵工作，水通過蓄水箱內的水泵到主水管內進而通過霧化器霧化后進入霧化盤內排出，霧化后的水與降塵箱內的粉塵融合，在重力作用下粉塵掉落到降塵箱底部，沿著漏斗形內壁向下滑落，振動器輔助粉塵向下降落，通過過濾網過濾，污水經過進水管進入污水箱內，手動打開排水閥，污水最終從排水管排出，降塵箱內的氣體通過第二風機從排氣管排出。

通過設置主控箱控制第一風機啟動，使降塵箱內形成負壓空間，使降塵箱內的粉塵和水霧充分接觸，達到降塵的效果，并且在降塵的過程中，降塵箱底部的過濾網能夠將粉塵中的雜質進行過濾；降塵箱內的氣體在第二風機的作用下通過排氣管排出；通過設置位置傳感器和伸縮機構，且伸縮機構與第二連接管相連，在位置傳感器的作用下，主控箱控制伸縮機構伸長或收縮，使得第二連接管左側的吸塵口能夠將不同高度的粉塵吸入降塵箱內，提高降塵效果，避免粉塵危及現場人員身體健康[5-6]。

2 工業性試驗

2.1 工程概況

沁和能源集團有限公司永安煤礦位于山西省晉城市沁水縣嘉峰鎮，設計生產能力60 萬t/年，井田面積3.858 7 km2，地質儲量4 588.8 萬t，可采儲量1 195.5 萬t，現開采3 號煤層。其中煤礦開拓方式為斜井開拓，井筒數量為4 個，開采水平為+540 m，采煤工藝為綜采，瓦斯等級為高瓦斯，水文地質類型為中等，自燃傾向性為不易自燃。永安煤礦3210 工作面采用走向長壁后退式一次采全高全部跨落法的綜合機械化采煤方法，MG160/375-WD 型無鏈電牽引采煤機進行割煤。工作面回采期間主要采用采煤機內外噴霧裝置來降低粉塵濃度。在實際應用過程中，噴霧裝置時間長、噴霧裝置數量多，常出現供液壓力不足等故障，降塵效果不佳。針對這一情況，采用新設計的二次負壓降塵器對MG160/375-WD 型采煤機的降塵系統進行改造。

2.2 二次負壓降塵器的安裝

負壓二次除塵器使用螺栓通過兩端頭的連接板固定在采煤的兩端頭位置，如圖2 所示。高壓泵在安裝之前要對安裝位置的水平度進行測量，同時要對每個部件的完好性進行檢查，確保安裝后能夠正常使用。

圖2 采煤機二次負壓降塵器安裝示意圖

2.3 試驗效果

從2020 年9 月1 日至今，二次負壓除塵器在MG160/375-WD 型采煤機上已應用半年，采煤機和除塵器整體運行正常。當采煤機處于割煤狀態時，對工作面采煤機組司機處、機組后、工作面回風流、工作面等主要地點的粉塵濃度進行測定，二次負壓降塵器開啟前后粉塵濃度由以往的68%降低為12%左右，3210 工作面除塵率達到75%以上，降塵效果理想。

3 結論

本文研究的新型采煤機二次負壓除塵器，其裝置結構簡單，設計合理，通過伸縮機構與彈性伸縮管相配合，能夠實現不同高度吸塵，大大提高了吸塵效果；同時通過霧化器對進入降塵箱內部的水流進行霧化后通過霧化盤排出，與粉塵充分融合，在重力作用下被霧化后的粉塵掉落到降塵箱底部，在振動器的輔助下粉塵通過過濾網過濾后進入進水管中，最終被收集在污水箱內。對該新型采煤機二次負壓除塵器在永安煤礦3210 工作面MG160/375-WD 型采煤機上進行了工業性試驗，降塵效果理想，為企業創造了較好的社會、經濟效益。