礦井帶式輸送機自動除塵系統研究

陰少輝

（汾西礦業南關煤業，山西 靈石 031300）

引言

帶式輸送機運輸過程中產生的粉塵不僅影響煤礦井下作業人員身體健康還給作業安全帶來一定威脅。現階段礦井帶式輸送機運輸系統普遍未采取專門的降塵除塵措施，僅在巷道內布置水幕進行噴霧降塵，輸送帶上煤塊、矸石在風流、輸送帶運動等作用下會導致粉塵出現一定程度外溢，特別是在輸送機機頭、機尾處粉塵產生量以及外溢量更為突出。為此，以山西某礦井下帶式輸送機運輸系統除塵為工程背景，提出采用自動除塵系統降低機頭、機尾處粉塵外溢量，從而達到改善井下環境的目的。

1 山西某礦工程概況

山西某礦現階段生產主要集中在南翼3 采區，開采5 號煤層，煤層厚度均值3.8 m，賦存穩定，采用綜采開采方式。5 號煤層3509 綜采工作面開采的原煤經采面刮板輸送機、轉載機、破碎機以及運輸巷、采區、運輸暗斜井以及主斜帶式輸送機轉載運輸到地面進行煤炭洗選。帶式輸送機運輸采用搭接運輸方式，運輸長度共計9 780 m，總裝機功率2 650 kW。

受到開采的3 號煤層松軟、本身含水量低等因素影響，帶式輸送機運輸巷道內粉塵產生量較大。雖然采取增大噴霧量方式起到一定的降塵效果，但是帶式輸送機機頭、機尾處仍會產生大量的粉塵，并在通風影響下大范圍外溢。經過對其他礦井帶式輸送機防塵治理進行調研，文中提出一種自動噴霧系統與帶式輸送機同步開展工作，提高噴霧效果；并結合除塵風機、布袋除塵器以及密封裝置構成自動除塵系統對機頭、機尾位置進行粉塵治理[1-2]。

2 帶式輸送機粉塵產生原因

帶式輸送機機頭溜槽落煤期間，溜槽內下落的煤流速度較快、煤流量大，同時在煤粒相互擠壓作用下，會產生一定的細微粉塵，在空氣流作用下粉塵會快速外溢；帶式輸送機采用搭接方式運輸，在機頭位置原煤會以一定速度做拋物線運動，此時受到重力、空氣阻力雙重作用，使得煤流中小顆粒粉塵懸浮到空氣中。一般情況下帶式輸送機布置清掃器，機頭位置在清掃器以及空氣阻力作用下會產生大量的煤塵。

3 自動噴霧降塵系統設計

帶式輸送機原有的噴霧系統多采用人工控制，存在噴霧不及時、噴嘴堵塞等問題。為此，本文提出采用自動化噴霧系統，以提高噴霧效果并降低粉塵產生量。

采用的噴霧系統結構包括有電動機、自吸泵、電磁閥以及高壓霧化噴頭等構成。為了簡化自動噴霧系統結構，提出通過輸送帶帶動渦輪氣泵運轉，從而產生高壓氣；高壓水來源于井下壓水系統，在自動噴霧系統中增加布置小型防爆電機為電磁閥工作提供電源，當輸送帶運轉后小型發電機開始工作，此時電磁閥動作為噴霧系統供水[3]。渦旋氣泵以及小型防爆發電機均隨著帶式輸送機運轉而啟動，從而實現噴霧與帶式輸送機運輸聯動。具體工作流程見圖1 所示。

圖1 自動噴霧降塵系統工作流程圖

為降低噴霧系統水質差、容易堵塞噴嘴等問題，提在自動噴霧系統選用廣角紊流霧化噴頭，具體噴頭結見下頁圖2 所示。采用的廣角紊流霧化噴頭用水量較傳統的高壓噴頭降低1/3～1/2，噴霧形成的霧滴粒徑平均50 μm，除塵效率高[4-5]。

圖2 廣角紊流霧化噴頭結構圖

4 機頭自動除塵系統的應用

除塵系統負壓吸塵設備為袋式除塵器，該除塵器除塵效率高、能力強，實驗室除塵效率可達到99.999%、工業應用時除塵效率也可達到99.99%。高濃度粉塵氣體經過袋式除塵器處理后的粉塵排放質量濃度一般在10 mg/m3以下，部分甚至可達到1.0 mg/m3以下。同時經過多年的技術攻關，袋式除塵器穩定性以及可靠性均得以顯著提升，在工礦企業中應用較為廣泛[6]。

采用的除塵系統結構包括有吸塵罩、軸流風機、吸塵管路、排風道以及袋式除塵器等設備，具體工作原理為：將帶式輸送機機頭位置采用吸塵罩覆蓋，通過軸流風機產生的負壓將機頭位置高濃度粉塵氣體吸入到吸塵管道內，后經袋式除塵器對高粉塵氣體進行處理并將處理后的氣體通過排風道排出。具體帶式輸送機機頭位置安裝的除塵系統布置見圖3所示。

圖3 帶式輸送機機頭位置除塵系統布置示意圖

5 機頭自助除塵系統的應用效果

文中提出采用自動噴霧除塵系統進行噴霧降塵，該系統可與帶式輸送機運行聯動，帶式輸送機運行即可開始噴霧，同時采用的廣角紊流霧化噴頭霧化效果顯著；采用袋式除塵器、吸塵罩、軸流風機等設備相結合組成除塵系統可降低機頭、機尾位置粉塵外溢量，并對高濃度粉塵氣體進行有效處理。

經現場工業應用后，帶式輸送機沿線粉塵濃度得以有效降低，期間監測發現機頭位置粉塵質量濃度由152 mg/m3降至15 mg/m3；帶式輸送機運輸沿線粉塵質量濃度由78 mg/m3降至26 mg/m3。在自動噴霧系統應用過程中，需要定期對自動噴霧系統進行檢修、維護，確保系統各個部件均可平穩工作，提高除塵效率。