一種綜采工作面新型通風除塵裝置設計及應用分析

劉 飛

（霍州煤電集團汾源煤業有限公司， 山西 忻州 035100）

引言

礦井在進行日常生產作業時，通常會產生大量的粉塵，若不及時進行降塵除塵，這些高濃度的粉塵一方面會嚴重影響礦井正常安全生產作業，另一方面還會影響礦井機械設備的使用壽命，危害礦井作業人員的身心健康，而當前礦井采掘工作面所用的除塵措施較局限，除塵效果也不是很理想，各礦井普遍應用的除塵措施主要有煤層注水降塵，工作面噴霧除塵，負壓降塵以及采用泡沫降塵等，這些除塵方式的在日常應用中大多存在很多不足。霍州煤電集團某礦1101工作面綜采的煤層屬于突出煤層，一方面煤層自身含水率就相對較低，另一方面當前所用的除塵設備除塵效果不是很理想，加之受瓦斯抽采的影響，這樣就造成了礦井綜采工作面出現粉塵濃度較高的問題。該礦應用了給煤層注水的方式來讓煤層含水率增加，但受瓦斯抽采鉆孔的影響，煤層注水效果不佳，對此，基于霍州煤電集團某礦1101 工作面工程概況，設計了一種新型除塵裝置來降低采煤工作面粉塵濃度。

1 霍州煤電集團某礦1101 工作面概況

在霍州煤電集團某礦1101 工作面中，其走向、傾斜與總面積分別是150 m、509 m 與76 350 m2。而且工作面的東、南、西、北分別是井田邊界、1102 工作面、采區的3 條大巷、4 號采空區。

在對1101 工作面進行回采的是15 號煤層，其厚度平均是6.5 m，傾角最小與最大約為4°、16°。MG750/1940-WD 型電牽引采煤機適用于該工作面中，其切眼、采高、回采率分別是150 m、6 m、93%，當容重是1.44 t/m3時，那么循環產量與回采周期分別是977 t、147 d[1-2]。

當回采1101 工作面初期，工作面中產生的大量粉塵不僅會堵塞噴霧裝置，而且不能使噴霧降塵的自動化得以實現，這就造成了在回采工作面時，降塵效果較差、設備故障發生率較高，不能使工作面生產的高效性與安全性得到滿足。基于以上出現的問題，霍州煤電集團某礦設計出了一種新型的通風除塵裝置并展開分析。

2 新型通風除塵裝置的構成部分

1）從圖1 可以看出，驅動電機、噴頭、伸縮桿、輸水管、排水泵、支撐架等部分構成了新型的通風除塵裝置。

圖1 綜采工作面新型通風除塵裝置結構示意圖

2）排水泵分別固定連接著支撐架與輸水管，而且輸水管固定連接的是其頂部，伸縮桿分別固定連接的是支撐架與高壓噴頭，驅動電機固定連接的是支撐架的剩余一側。

3）把防護組件設置到噴頭的底部，密封塊、固定彈簧、固定彈簧、電磁鐵、活動槽、貫穿孔、內防護管、排水孔、放置槽、外防護管等部分構成了防護組件。

4）一共有10 個噴頭，而且這10 個噴頭的分布是線性的、等間接的，噴頭和放置槽的數量相同并對應的，噴頭底端的外側和放置槽里面的內徑是相互匹配的尺寸[3]。

5）外防護管中管道是中空的，外防護管的兩邊固定連接的是支撐架兩邊的側壁，外防護管所具有的內腔室和放置槽相互連通。

6）把內防護管安裝到外防護管中，把活動槽開設到內防護管下端，把電磁鐵安裝在活動槽中，把固定彈簧安裝在電磁鐵的下端，把密封塊安裝在固定彈簧的下端。

7）內防護管中管道是實心管，有不少的貫穿孔被布置在其內部，而且分布是線性的、等間接的，放置槽和貫穿孔之間的內徑尺寸彼此匹配，在連接排水孔和放置槽的線上布置貫穿孔，排水孔和活動槽二者的開口是相互對應的，在活動槽的底部鑲嵌一塊電磁鐵，有不少組的固定彈簧，而且自活動槽下端的四角呈現矩形形狀進行分布，活動槽中的密封塊被固定彈簧推出來，并在排水孔里面進行了插接，在活動槽要把密封塊再次帶回時，就可以打開電磁鐵，進而促進密封塊被電磁鐵所吸附，然后把密封塊再次帶到活動槽中。

8）管路中有貫穿的排水泵一側的抽水端，而且使其一直延伸到水箱中，輸水管和排水泵一側的出水管固定連接，把不少的出水管設置與貫穿到輸水管的底部，而且支撐架底端有貫穿、延長的出水管，出水管固定連接著伸縮桿的上部。

9）伸縮桿為設置中空，用螺紋把噴頭的上端和伸縮桿的底端連接起來，水箱中的水會被排水泵從伸縮桿中經過，然后在輸送至噴頭中，進而使防塵噴霧得以實現，噴頭距離放置槽的長度可以由伸縮桿來實現，使噴頭便于拆卸[4]。

10）把安裝腔固定相連在支撐架兩側中的右側，驅動電機固定連接著安裝腔，內防護管兩端的左側一端的核心位置和驅動電機具有的輸出端是固定相連的，若想旋轉內防護管，那么可以由驅動電機來帶動，進而使貫穿孔具體位置被改變。

3 使用新型通風除塵裝置

3.1 裝置的基本工作原理

1）在放置槽內部插接有噴頭，所放置的貫穿孔是垂直的，進而連通排水孔和放置槽，繼而把排水泵開啟，伸縮桿把水箱中的水一直輸送至噴頭內部，然后在用排水孔、貫穿孔與放置槽來對內防護管和外防護管進行貫穿，使防塵噴霧得以實現。

2）在結束噴霧之后，開啟驅動電機，帶動內防護管，進而使其旋轉，進而改變放置貫穿孔的位置，從垂直改變成水平，在此時，排水孔會和活動槽的開口處相對，然后在關閉電磁鐵，由于固定彈簧所產生的彈力對密封塊的作用，而使其下移，那么密封塊會從活動槽中滑出，滑出的密封塊插接至排水孔中，就會堵住排水孔，進而避免有灰塵落到噴頭中。

3）在進行拆卸時，伸縮桿會由于控制而進行收縮，把噴頭從放置槽中取出來，然后再對噴頭進行旋轉，就能夠對噴頭進行拆卸，在結束更換之后，把伸縮桿松開，在此時，由于重力對噴頭的作用，就會再次插接至放置槽中，便于其安裝和拆卸。

3.2 使用的優勢

1）故障發生的概率比較低：和之前的噴霧除塵裝置相比較，當沒有降塵要求時，新型的通風除塵裝置能夠經過使用防護組件來堵住噴頭，進而防止在管路與噴頭中進入粉塵，使故障在設備中發生的概率降低，延長該裝置的使用期限。

2）較高的自動化水平：開始與停止之前的噴霧裝置時，其操作只要是人工，并且在對割煤作業進行停止時，仍需要人工來停止噴霧，可是，新型的通風除塵裝置在控制噴頭進行灑水時，是由驅動電機來實現的，這樣把自動化除塵的水平給提高了，把除塵的工作強度給降低了[5]。

3）較好的降塵效果：在安裝完成之前的噴霧裝置之后，其高度是不能調節的，由于工作面中的風流所帶來的影響，阻礙了除塵高度的提升，而新型的通風除塵裝置不但可以對伸縮架進行調節，還可以對不同位置的灰塵進行清除，使用的范圍比較廣、較強的實用性、較好的除塵效果。

4）該新型除塵設備制造維護成本低：該新型除塵設備結構簡單，易制造，設備構件成本低，礦井地面的機修廠變可自行進行焊接制作，制作整套設備總體成本低，且該新型除塵設備所用的配件大多具有較強的通用性，易拆卸易維修以及易更換，對于日常應用中發現的一些小問題，礦井值班維修員通常就可進行維修。

5）該新型除塵設備適用性強，可應用的范圍廣：在日常生產作業中，可把該設備布置于采煤機上有效降低綜采工作面粉塵濃度，也可裝設于掘進機上來降低掘進迎頭粉塵濃度，此外還可把該設備布置于采面轉載點位置以及皮帶機搭接部位，這樣也可起到較好的除塵降塵效果。

4 應用效果分析

該礦在2021 年2 月將2 套新型通風除塵裝置安裝于1101 工作面中，經過使用3 個月的應用發現：相比較與之前的噴霧除塵裝置，大大減少了故障率，使維修設備的費用降低；而且，當該除塵裝置用于工作面之后，降低了所含的粉塵質量，使除塵效果得到了提升，使回采工作面的安全性得到了提高，并取得的成效非常明顯。