掘錨機(jī)綜掘工作面干式通風(fēng)除塵系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

白立文

（陽煤集團(tuán)二礦調(diào)度室機(jī)掘三隊(duì)， 山西 陽泉 045000）

引言

煤礦的掘進(jìn)工作面是粉塵污染最嚴(yán)重的工作面之一，因?yàn)楦鶕?jù)設(shè)計(jì)要求，綜掘巷道的高度是不可改變的，所以在遇到復(fù)雜的地質(zhì)條件時(shí)，會(huì)截割到巖石，掘進(jìn)機(jī)截割巖石時(shí)會(huì)產(chǎn)生顆粒更小且含有二氧化硅的粉塵。相較于煤塵這種含有二氧化硅的粉塵對(duì)人體與設(shè)備的損害更大，對(duì)綜掘工作面的粉塵進(jìn)行治理尤為重要[1]。為治理綜掘工作面的粉塵，某礦在原有的通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，研制了一種干式通風(fēng)除塵系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過“長壓短抽”的通風(fēng)方式有效地改善了綜掘工作面的工作環(huán)境。

1 干式通風(fēng)除塵系統(tǒng)

干式通風(fēng)除塵系統(tǒng)采用的是負(fù)壓集塵的原理，由除塵器、軸流式防爆風(fēng)機(jī)和吸塵管道等組成。如圖1所示，為本系統(tǒng)在綜掘工作面的安裝示意圖。將負(fù)壓風(fēng)筒作為吸塵管道，并且將風(fēng)筒的入口盡可能地靠近產(chǎn)塵源，以獲得最佳的除塵效果；將除塵器的主體安裝在掘進(jìn)機(jī)后方順槽皮帶的支架上，隨著皮帶架的跟機(jī)移動(dòng)而自動(dòng)移動(dòng)減少工人的工作量。

圖1 綜掘工作面干式除塵系統(tǒng)的安裝示意圖

1.1 除塵器的構(gòu)造

除塵器包括箱體、檢查窗口、過濾系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)和排灰系統(tǒng)組成。如圖2所示，為除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖。除塵器是一種新研制的低能耗、高效率、零耗水的除塵設(shè)備。由于采用的是模塊化結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)不同煤礦的環(huán)境和要求進(jìn)行組合，并且采用的是自鎖風(fēng)排灰的設(shè)計(jì)無需人工操作。過濾系統(tǒng)的濾板是經(jīng)過阻燃、防水、抗靜電處理的高密度濾網(wǎng)，在實(shí)際生產(chǎn)使用中，濾網(wǎng)上會(huì)迅速集聚大量的粉塵，經(jīng)過特殊處理的濾網(wǎng)有利于灰塵的清理以適應(yīng)井下潮濕的工作環(huán)境。

圖2 綜掘工作面干式除塵系統(tǒng)的安裝示意圖

1.2 干式通風(fēng)除塵系統(tǒng)的工作原理

軸流式防爆風(fēng)機(jī)在吸塵管道內(nèi)制造一個(gè)負(fù)壓中心，吸塵口附近的粉塵在氣流的攜帶作用下進(jìn)入吸塵管道。含塵氣流在經(jīng)過濾板時(shí)，濾板會(huì)將粉塵攔截下來，而經(jīng)過處理的潔凈空氣從除塵器箱體的上部出風(fēng)口排出。濾板上堆積的粉塵達(dá)到一定量后會(huì)導(dǎo)致空氣阻力增大，傳感器監(jiān)測空氣阻力增大到一定值后就會(huì)開啟脈沖閥，具有高動(dòng)量的壓縮空氣通過噴吹管射向?yàn)V板，高速的空氣在碰到濾板后又會(huì)在濾板的縱向上產(chǎn)生一股沖擊波并向周圍擴(kuò)散，使集聚在濾板上的粉塵脫離濾板，并在重力的作用下沉降，下落的粉塵被清灰系統(tǒng)收集。濾板上的濾網(wǎng)采用褶皺式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以是濾板的有效過濾面積增大為直板式的3～4倍，能有效提高吸附粉塵的效率，敞開式的進(jìn)風(fēng)設(shè)計(jì)避免了因箱體內(nèi)風(fēng)流紊亂而造成濾板上風(fēng)流壓力不均勻以及粉塵沉降困難的問題，同時(shí)濾網(wǎng)是按同性材料隔斷或異性材料接觸的原則進(jìn)行設(shè)置的，以避免部件因摩擦產(chǎn)生火花和靜電[2]。

2 掘錨機(jī)綜掘面粉塵治理

2.1 掘錨機(jī)掘進(jìn)技術(shù)簡介

在掘錨機(jī)進(jìn)行正常的掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，梭車將截割下的煤運(yùn)輸至破碎轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)行破碎，破碎完成后轉(zhuǎn)運(yùn)到順槽皮帶上，煤經(jīng)過多部順槽皮帶的運(yùn)輸?shù)矫簜}[3]。同時(shí)工人操控掘錨機(jī)進(jìn)行巷道頂板和邊邦的錨桿打眼以及安裝作業(yè)。

2.2 掘錨機(jī)綜掘工作面的通風(fēng)優(yōu)化

改進(jìn)前通風(fēng)狀況：掘錨機(jī)綜掘工作面為局部巷道，采用梭車運(yùn)輸掘錨機(jī)截割產(chǎn)生的煤。工作面僅由一部壓入式通風(fēng)機(jī)進(jìn)行供風(fēng)。壓入式的局部通風(fēng)方式會(huì)將綜掘面截割時(shí)產(chǎn)生的粉塵吹散，使粉塵的污染區(qū)域擴(kuò)大，威脅整個(gè)巷道中的人員健康，并且使巷道中的可見度降低，不利于安全生產(chǎn)。

改進(jìn)后的通風(fēng)狀況：為治理綜掘工作面的粉塵，改善作業(yè)環(huán)境，在掘進(jìn)工作面采用壓入式通風(fēng)機(jī)與抽出式除塵風(fēng)機(jī)結(jié)合的“長壓短抽”式通風(fēng)。這種通風(fēng)方式利用壓入式通風(fēng)機(jī)向工作面輸送新鮮風(fēng)流并將迎頭產(chǎn)生的粉塵吹散使之向后部擴(kuò)散，然后除塵器在抽出式通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓下將粉塵吸入，將吸入空氣中的粉塵過濾后排出潔凈空氣，以清除綜掘工作面的粉塵[4]。如圖3所示，為掘錨機(jī)綜掘工作面“長壓短抽”干式除塵系統(tǒng)原理圖。

圖3 掘錨機(jī)綜掘工作面“長壓短抽”干式除塵系統(tǒng)原理圖

2.2.1 壓入式通風(fēng)機(jī)的安設(shè)

采用兩臺(tái)FBDYNo6.3/2×30kW的防爆型壓入式對(duì)旋軸流局部通風(fēng)機(jī)（一臺(tái)正常使用，一臺(tái)備用），風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口設(shè)置在離回風(fēng)口大于10 m的進(jìn)風(fēng)側(cè)以保證工作面新鮮風(fēng)流的供應(yīng)。選用Φ1m的柔性阻燃膠質(zhì)風(fēng)筒并采用雙反邊連接，將風(fēng)筒懸掛在頂板上，保證緊貼邊邦。在保證工作面的通風(fēng)要求的前提下，為取得最佳的除塵效果將壓入式風(fēng)筒的出風(fēng)口設(shè)置在距離工作面迎頭20 m處。如表1所示，為FBDYNo6.3/2×30kW型局部通風(fēng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)。

表1 FBDYNo6.3/2×30kW型局部通風(fēng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)表

2.2.2 抽出式通風(fēng)機(jī)的安設(shè)

采用KCG-400D干式除塵風(fēng)機(jī)作為抽出式通風(fēng)機(jī)，將除塵風(fēng)機(jī)安裝在皮帶輸送機(jī)的剛性支架上，為取得最佳的除塵效果，保證除塵風(fēng)機(jī)與綜掘面迎頭的距離在80 m之內(nèi)。選用Φ0.7 m的可伸縮螺旋鋼圈風(fēng)筒，風(fēng)筒通過吊掛軌道懸掛在頂板，風(fēng)筒與掘錨機(jī)機(jī)身上原有的風(fēng)道連通。為擴(kuò)大吸塵的范圍，在掘錨機(jī)上安設(shè)增設(shè)有風(fēng)筒并聯(lián)裝置，該裝置將兩個(gè)Φ0.3 m的風(fēng)筒與掘錨機(jī)的風(fēng)道并聯(lián)，小風(fēng)筒的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在掘錨機(jī)兩側(cè)的錨桿機(jī)附近。如此設(shè)置可以將錨桿打眼以及安裝作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的粉塵也進(jìn)行控制。并且在掘錨機(jī)前部的支撐大架處安裝有擋風(fēng)簾，擋風(fēng)簾可將掘進(jìn)過程中產(chǎn)生大粉塵大部分鎖定在掘錨機(jī)的前方，有助于增強(qiáng)除塵風(fēng)機(jī)的吸塵效果。如表2所示，為KCG-400D干式除塵風(fēng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)。

表2 KCG-400D干式除塵風(fēng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)

2.2.3 干式通風(fēng)除塵系統(tǒng)注意事項(xiàng)

1）綜掘工作面的干式通風(fēng)除塵系統(tǒng)在通過對(duì)壓入風(fēng)筒的出風(fēng)口與抽出風(fēng)筒的進(jìn)風(fēng)口距離迎頭的距離和風(fēng)量的抽壓比來調(diào)節(jié)除塵效果時(shí)，應(yīng)保證巷道內(nèi)風(fēng)筒的安設(shè)、風(fēng)量與風(fēng)速符合煤礦安全規(guī)程；

2）保證風(fēng)筒懸掛平直且無缺口，及時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)筒距迎頭的距離，以達(dá)到最佳的除塵效果；

3）定期對(duì)除塵設(shè)備進(jìn)行檢修，尤其是清灰系統(tǒng)的脈沖清灰效果、排灰系統(tǒng)的密封情況、除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行阻力等，及時(shí)排除故障。

3 工業(yè)試驗(yàn)

將某礦的壓入式局部通風(fēng)方式改進(jìn)為干式通風(fēng)除塵系統(tǒng)。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試除塵風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口距離迎頭不得大于5 m，同時(shí)，為避免循環(huán)風(fēng)的出現(xiàn)，壓入式風(fēng)筒的吸風(fēng)口與抽出式風(fēng)筒的進(jìn)風(fēng)口之間的距離不得小于25 m，如此設(shè)置可以取得最佳的除塵效果。通過分析表3可以看出，經(jīng)過改進(jìn)后的綜掘工作面粉塵濃度大幅降低，除塵效率超過97%，除塵效果良好。

表3 綜掘工作面采用干式通風(fēng)除塵系統(tǒng)前后粉塵濃度對(duì)比表

4 結(jié)語

經(jīng)過將傳統(tǒng)的壓入式通風(fēng)方式進(jìn)行改進(jìn)，研制而成的干式通風(fēng)除塵系統(tǒng)包括除塵器、軸流式防爆風(fēng)機(jī)和吸塵管道等。經(jīng)過工業(yè)試驗(yàn)，該系統(tǒng)的除塵效率超過97%。干式通風(fēng)除塵系統(tǒng)可以有效地控制綜掘工作面的粉塵濃度，改善工人的作業(yè)環(huán)境，有利于礦井的安全生產(chǎn)。