掘进机机载除尘风机的改进

王晓东

（山西新元煤炭有限责任公司， 山西 晋中 030600）

引言

井下工作面煤（岩）巷道的掘进有赖于掘进机的高效工作，而掘进机机载除尘风机是掘进过程中一种有效的除尘设备，但现有的掘进机机载除尘风机在掘进过程中仍存在诸多问题亟待解决，如吸风口位置过低、吸尘口体积过大、工作时噪声污染严重和存在爆炸隐患等。基于上述问题，本文提出了有针对性的改进措施。

1 掘进机机载除尘风机存在的问题

某矿的综掘工作面的掘进机机载除尘风机存在除尘效率低和易故障的问题，经过技术人员检修发现主要是机载除尘风机的存在吸风口易堵塞和吸尘口位置不合理的问题。

1.1 吸风口堵塞

现有掘进机机载除尘风机吸风口位于掘进机铲板后方，距地面约0.5 m，而掘进机在工作面的掘进、移动以及推煤过程中，由于其机载除尘风机吸风口位置偏低会造成煤岩较易从铲板掉落，从而除尘风机吸风口被堵塞的风险增加，进而导致其机载除尘风机在掘进过程中往往成为摆设。此外，较低除尘风机吸风口位置不能满足掘进作业时清除、过滤巷道煤岩尘的需要。

1.2 吸尘口位置不合理

掘进机机载除尘风机一般有较大吸尘口，其不但会影响掘进机司机视线，从而干扰司机操作，而且在顶板倾角发生变化的掘进巷道中不能满足其安装的高度要求。吸尘口与迎头之间的距离难以把控，二者间的距离较近时，司机操作会受到很大影响，较远时又会降低除尘效率。此外，因除尘风机吸尘口吸入粉尘的同时不可避免地吸入截割部所喷出的水雾而导致的尘垢在风机以及风筒内积聚的现象频发，这也将大幅度影响风机除尘效率。

2 改进措施

2.1 吸风口的改进

基于上述吸风口存在的问题，对除尘风机吸风口改进的思路是在尽量不改变原有设计的基础上加粗和抬高其吸风口，以降低成本。如图1所示为改进后的除尘风机。其具体改进方法如下：

图1 改进后的除尘风机

1）将原有吸风口用完全封堵，并焊接方向朝向工作面的弯头作为新的吸风口；

2）将一块金属过滤网焊接至新吸风口的弯头处，避免块度较大的煤块或岩块掉落到其内部而堵塞通风口；

3）在避开掘进机切割臂及金属过滤网处的掘进机风道上方，开一个与弯头同样直径的口，将弯头底座与法兰焊接到一起，并将其与掘进机的风道连通。

2.2 除尘口的改进

基于上述除尘口存在的问题，对除尘口进行了增加前部吸尘口、增加过滤捕尘装置和增加风流转换器三方面的改进，具体改进方法如下。

2.2.1 增加前部吸尘口

所增加的前部吸尘口结合了钻场集气箱的工作原理，其尺寸大小为：1.3 m（长）×0.8 m（宽）×0.8 m（高）。该前部吸尘口被安装在掘进机上，为避免影响司机视线，其一端设置有4根直径为13.32 cm（4寸）的柔性钢箍管，并截割臂上方固定在一起，另一端则与直径为0.80 m的负压风筒连接在一起。掘进机正常工作时，柔性钢箍管吸气口与迎头的距离应不大于2.5 m。此外，前部吸尘口的左侧、右侧以及前上方三个方向各安装一个尺寸为0.15 m×0.8 m的吸气口以吸收未被除尘风机完全吸收的粉尘。

2.2.2 增加过滤捕尘装置

所增加的过滤捕尘装置的尺寸大小为2.1 m（长）×1.0 m（宽）×1.0 m（高），并被设置在皮带机的活动机尾上，与抽出式风机使用连杆连接。所增加的过滤捕尘装置的一端的上部设置为直径为0.6m的出风口，下部设置为直径为6.66 cm（2寸）的污水排出口，另一端则与抽出式风机的出风口使用直径为0.8 m的负压风筒连接。此外，该过滤捕尘装置中还安装4道净化水幕、360°喷雾以及有导流叶片。粉尘在风机运行所产生的负压下首先被过滤捕尘装置吸入，然后经导流叶片被压至过滤捕尘装置下部的污水排出口，进而再经过净化水幕和360°喷雾和双重措施除尘。得到净化的风流经过滤捕尘装置上部的出风口排出，而污水则通过过滤捕尘装置下部的污水排出口排出。

2.2.3 增加风流转换器

在与迎头距离30～40 m的局部通风机处增加风流转换器，以解决由于除尘风机吸风量小于通风机供风量而造成的粉尘被吹向迎头的风吹至除尘风机吸尘口后方，从而降低除尘效率的问题。此外，改进为使用长压短抽通风方式来改变迎头处的供风量，并工作面的携带大量粉尘的乏风利用风机产生的负压吸入，再使用风机的喷雾装置净化携带大量粉尘的乏风，最后将净化后的空气排回至巷道，以提高降尘效率。应当注意的是：为避免抽出式风机出现循环风以及压入式风机和抽出式风机交叉段的巷道不出现瓦斯积聚甚至超限，抽出式风机吸入风量应小于压入式风机风量。

3 现场应用

改进后的掘进机机载除尘风机有效避免了原有设计中的因吸风口高度太低而引发的吸风口被煤岩堵塞问题，大幅度降低了空气中的煤岩浮尘。

改进后的掘进机机载除尘风机在井下综采工作面开拓巷道的作业中进行了现场应用，并与其改进前的使用效果进行了对比。应用效果对比如下：掘进机正常工作时，掘进机司机处的粉尘质量浓度由改进前高达约900 mg/m3降低至改进后仅为60 mg/m3，降幅达93.3%。掘进机后部距掘进机25 m处的粉尘质量浓度则约由改进前的275 mg/m3降低至改进后30 mg/m3，降幅达 89.1%。

此外，改进后的掘进机机载除尘风机总除尘效率可达95%以上，其中对呼吸性粉尘的除尘效率可达80%以上，且工作噪声在85 dB以下。

4 结论

现场应用效果表明，改进后的掘进机机载除尘风机能够大幅度降低巷道风流中的粉尘浓度，极大地保障了井下工人的健康水平。此外，改进后的掘进机机载除尘风机体积大幅度减小，且故障率得到了有效降低，降低了维护成本和工人劳动强度，现场应用效果良好。