一种新型采煤机喷雾降尘装置的设计

刘小旦

（山西高平科兴云泉煤业有限公司， 山西 高平 048400）

1 项目背景

在煤矿生产过程中，尤其是在采煤、掘进过程中会产生大量的粉尘，不仅会对人的身体造成很大的危害，而且粉尘聚集到一定浓度还会有爆炸的隐患，严重影响了煤矿的安全生产和职工的生命安全。采煤机是综采成套装备的主要设备之一，是煤矿井下综采工作面主要的产尘点。采煤机现有的降尘装置效果不佳，在使用的过程中不方便调节喷洒角度，不方便调节喷洒的高度，不具备观察功能，不能及时对工作环境进行全方位的降尘。针对这一情况，设计了一种新型的采煤机喷雾降尘装置并进行了实践应用，效果理想。

2 新型采煤机喷雾降尘装置的设计

为了解决综采工作面粉尘浓度过大的问题，针对井下主要的生产设备采煤机，设计了一种新型采煤机喷雾降尘装置，以解决采煤机降尘装置存在着的上述问题[1-2]。

2.1 结构设计

设计的一种新型采煤机喷雾降尘装置的结构示意图如图1 所示，该喷雾降尘装置主要包括掘进悬臂、第一连接座、固定槽、自吸泵、连接管、可观察测量加注箱结构、可调节旋转支撑架结构、出水管、金属软管、套接管、遮挡板和喷头等部件。

图1 新型采煤机喷雾降尘装置的结构示意图

从图1 中可知：固定槽开设在掘进悬臂的上端右侧中间位置；自吸泵螺栓连接在第一连接座的上端左侧；连接管一端螺纹连接在自吸泵的左侧上部；连接管另一端螺纹连接在可观察测量加注箱结构的右侧下部；可观察测量加注箱结构安装在第一连接座的上端左侧；可调节旋转支撑架结构安装在固定槽的内部底端；出水管的左侧螺纹连接自吸泵的右侧上部；金属软管的左侧螺纹连接在出水管的右侧外壁；套接管套接在金属软管的外壁右侧；遮挡板的下端焊接在套接管的上端中间位置；喷头螺纹连接在金属软管的右侧内部中间位置；可观察测量加注箱结构包括水箱、加注管、连接杆、转动杆、海绵条、观察片和刻度线，加注管焊接在水箱的上端左侧；连接杆的右端焊接在水箱的左侧中间位置；转动杆的上端套接在连接杆的外壁右侧；海绵条胶接在转动杆的右侧；观察片镶嵌在水箱的左侧；刻度线从上到下依次刻画在观察片的正表面。

可调节旋转支撑架结构包括第二连接座、U 型固定座、旋转调节管、翼形螺栓、伸缩调节杆和支撑管，U 型固定座螺栓连接在第二连接座的上端中间位置；旋转调节管的下端螺栓螺母连接在U 型固定座的上侧内部中间位置；翼形螺栓螺纹连接在旋转调节管的正表面上部中间位置；伸缩调节杆的下端插接在旋转调节管的上侧内部中间位置；伸缩调节杆的上端焊接支撑管的下端中间位置。

装置中套接管采用不锈钢软管；套接管和金属软管之间设置有硅胶圈；喷头采用不锈钢雾化喷头。观察片采用透明的PVC 片；刻度线采用以厘米为单位的刻度线；刻度线的下端设置为零起始端。连接杆设置在观察片的上端中间位置；海绵条设置在观察片的左侧；海绵条和观察片接触设置。水箱螺栓连接在第一连接座的上端左侧；水箱设置在自吸泵的左侧；连接管另一端螺纹连接在水箱的右侧下部，可观察测量加注箱结构的结构示意图如图2 所示。

图2 可观察测量加注箱结构的结构示意图

支撑管采用不锈钢管；支撑管的内壁胶接有海绵圈。第二连接座螺栓连接在固定槽的内部底端；支撑管设置在金属软管的右侧；支撑管设置在套接管的左侧。自吸泵具体采用型号为WZB- 的自吸泵。可调节旋转支撑架结构的结构示意图如图3 所示。

图3 可调节旋转支撑架结构的结构示意图

2.2 特点分析

该新型采煤机喷雾降尘装置中第二连接座、U型固定座和旋转调节管的设置，有利于调节喷头的角度，方便在采煤的过程中进行喷洒工作，有利于进行除尘工作。

装置中旋转调节管、翼形螺栓、伸缩调节杆和支撑管的设置，有利于调节喷头的高度，方便对准采煤器和煤层接触的位置进行喷雾工作，增加调节功能。

装置中水箱、加注管、观察片和刻度线的设置，有利于通过观察片和刻度线观察水箱内部水量的多少，方便进行清水加注工作，有利于进行除尘工作。

装置中水箱、连接杆、转动杆、海绵条和观察片的设置，有利于在工作的过程中转动转动杆和海绵条，方便对观察片进行擦拭工作，增加清理功能。

装置中金属软管和喷头的设置，有利于转动喷头，方便进行调节工作；金属软管、套接管、遮挡板和喷头的设置，有利于在工作的过程中遮挡灰尘，方便进行除尘工作。

2.3 工作原理

在该新型采煤机喷雾降尘装置进行工作时，使用外部水管连接在加注管的上端外壁，然后向水箱的内部注入适量的清水，通过观察片和刻度线观察清水的注入量，然后使用外部导线接通电源，使自吸泵开始工作，把水箱内部的水通过出水管和金属软管输送至和喷头，然后通过喷头喷出水雾进行除尘工作，在进行除尘工作的过程中根据煤炭开采设备的工作位置，松开U 型固定座和旋转调节管之间的螺栓螺母，转动旋转调节管带动金属软管的右侧和喷头转动至合适的角度，松开翼形螺栓向上提动支撑管至合适的角度，然后拧紧翼形螺栓，方便在采煤的过程中进行除尘工作。

3 实践应用效果分析

该新型采煤机喷雾降尘装置完成研制后，在山西某煤矿井下5201 综采工作面MG300730-WD 采煤机上进行了安装调试，并进行了现场实践应用并对降尘效果进行了检测。检测数据如表1 所示。

表1 新型采煤机喷雾降尘装置降尘效果检测表

从表1 数据可知，对5201 综采工作面MG300730-WD 采煤机采用新型的采煤机喷雾降尘装置后，工作面粉尘浓度降尘率超过86.5%，喷雾后全尘浓度降低到20 mg/m3，该新型的采煤机喷雾降尘装置的研制与应用项目是成功的，有效降低了综采工作面的粉尘浓度。同时该采煤机喷雾降尘装置自动化程度高，装置的设计解决了以往降尘装置存在的不便于调节喷洒角度，不方便调节喷洒的高度以及使用的过程中不具备观察功能的问题[3-5]。