一种综采工作面新型通风除尘装置设计及应用分析

刘 飞

（霍州煤电集团汾源煤业有限公司， 山西 忻州 035100）

引言

矿井在进行日常生产作业时，通常会产生大量的粉尘，若不及时进行降尘除尘，这些高浓度的粉尘一方面会严重影响矿井正常安全生产作业，另一方面还会影响矿井机械设备的使用寿命，危害矿井作业人员的身心健康，而当前矿井采掘工作面所用的除尘措施较局限，除尘效果也不是很理想，各矿井普遍应用的除尘措施主要有煤层注水降尘，工作面喷雾除尘，负压降尘以及采用泡沫降尘等，这些除尘方式的在日常应用中大多存在很多不足。霍州煤电集团某矿1101工作面综采的煤层属于突出煤层，一方面煤层自身含水率就相对较低，另一方面当前所用的除尘设备除尘效果不是很理想，加之受瓦斯抽采的影响，这样就造成了矿井综采工作面出现粉尘浓度较高的问题。该矿应用了给煤层注水的方式来让煤层含水率增加，但受瓦斯抽采钻孔的影响，煤层注水效果不佳，对此，基于霍州煤电集团某矿1101 工作面工程概况，设计了一种新型除尘装置来降低采煤工作面粉尘浓度。

1 霍州煤电集团某矿1101 工作面概况

在霍州煤电集团某矿1101 工作面中，其走向、倾斜与总面积分别是150 m、509 m 与76 350 m2。而且工作面的东、南、西、北分别是井田边界、1102 工作面、采区的3 条大巷、4 号采空区。

在对1101 工作面进行回采的是15 号煤层，其厚度平均是6.5 m，倾角最小与最大约为4°、16°。MG750/1940-WD 型电牵引采煤机适用于该工作面中，其切眼、采高、回采率分别是150 m、6 m、93%，当容重是1.44 t/m3时，那么循环产量与回采周期分别是977 t、147 d[1-2]。

当回采1101 工作面初期，工作面中产生的大量粉尘不仅会堵塞喷雾装置，而且不能使喷雾降尘的自动化得以实现，这就造成了在回采工作面时，降尘效果较差、设备故障发生率较高，不能使工作面生产的高效性与安全性得到满足。基于以上出现的问题，霍州煤电集团某矿设计出了一种新型的通风除尘装置并展开分析。

2 新型通风除尘装置的构成部分

1）从图1 可以看出，驱动电机、喷头、伸缩杆、输水管、排水泵、支撑架等部分构成了新型的通风除尘装置。

图1 综采工作面新型通风除尘装置结构示意图

2）排水泵分别固定连接着支撑架与输水管，而且输水管固定连接的是其顶部，伸缩杆分别固定连接的是支撑架与高压喷头，驱动电机固定连接的是支撑架的剩余一侧。

3）把防护组件设置到喷头的底部，密封块、固定弹簧、固定弹簧、电磁铁、活动槽、贯穿孔、内防护管、排水孔、放置槽、外防护管等部分构成了防护组件。

4）一共有10 个喷头，而且这10 个喷头的分布是线性的、等间接的，喷头和放置槽的数量相同并对应的，喷头底端的外侧和放置槽里面的内径是相互匹配的尺寸[3]。

5）外防护管中管道是中空的，外防护管的两边固定连接的是支撑架两边的侧壁，外防护管所具有的内腔室和放置槽相互连通。

6）把内防护管安装到外防护管中，把活动槽开设到内防护管下端，把电磁铁安装在活动槽中，把固定弹簧安装在电磁铁的下端，把密封块安装在固定弹簧的下端。

7）内防护管中管道是实心管，有不少的贯穿孔被布置在其内部，而且分布是线性的、等间接的，放置槽和贯穿孔之间的内径尺寸彼此匹配，在连接排水孔和放置槽的线上布置贯穿孔，排水孔和活动槽二者的开口是相互对应的，在活动槽的底部镶嵌一块电磁铁，有不少组的固定弹簧，而且自活动槽下端的四角呈现矩形形状进行分布，活动槽中的密封块被固定弹簧推出来，并在排水孔里面进行了插接，在活动槽要把密封块再次带回时，就可以打开电磁铁，进而促进密封块被电磁铁所吸附，然后把密封块再次带到活动槽中。

8）管路中有贯穿的排水泵一侧的抽水端，而且使其一直延伸到水箱中，输水管和排水泵一侧的出水管固定连接，把不少的出水管设置与贯穿到输水管的底部，而且支撑架底端有贯穿、延长的出水管，出水管固定连接着伸缩杆的上部。

9）伸缩杆为设置中空，用螺纹把喷头的上端和伸缩杆的底端连接起来，水箱中的水会被排水泵从伸缩杆中经过，然后在输送至喷头中，进而使防尘喷雾得以实现，喷头距离放置槽的长度可以由伸缩杆来实现，使喷头便于拆卸[4]。

10）把安装腔固定相连在支撑架两侧中的右侧，驱动电机固定连接着安装腔，内防护管两端的左侧一端的核心位置和驱动电机具有的输出端是固定相连的，若想旋转内防护管，那么可以由驱动电机来带动，进而使贯穿孔具体位置被改变。

3 使用新型通风除尘装置

3.1 装置的基本工作原理

1）在放置槽内部插接有喷头，所放置的贯穿孔是垂直的，进而连通排水孔和放置槽，继而把排水泵开启，伸缩杆把水箱中的水一直输送至喷头内部，然后在用排水孔、贯穿孔与放置槽来对内防护管和外防护管进行贯穿，使防尘喷雾得以实现。

2）在结束喷雾之后，开启驱动电机，带动内防护管，进而使其旋转，进而改变放置贯穿孔的位置，从垂直改变成水平，在此时，排水孔会和活动槽的开口处相对，然后在关闭电磁铁，由于固定弹簧所产生的弹力对密封块的作用，而使其下移，那么密封块会从活动槽中滑出，滑出的密封块插接至排水孔中，就会堵住排水孔，进而避免有灰尘落到喷头中。

3）在进行拆卸时，伸缩杆会由于控制而进行收缩，把喷头从放置槽中取出来，然后再对喷头进行旋转，就能够对喷头进行拆卸，在结束更换之后，把伸缩杆松开，在此时，由于重力对喷头的作用，就会再次插接至放置槽中，便于其安装和拆卸。

3.2 使用的优势

1）故障发生的概率比较低：和之前的喷雾除尘装置相比较，当没有降尘要求时，新型的通风除尘装置能够经过使用防护组件来堵住喷头，进而防止在管路与喷头中进入粉尘，使故障在设备中发生的概率降低，延长该装置的使用期限。

2）较高的自动化水平：开始与停止之前的喷雾装置时，其操作只要是人工，并且在对割煤作业进行停止时，仍需要人工来停止喷雾，可是，新型的通风除尘装置在控制喷头进行洒水时，是由驱动电机来实现的，这样把自动化除尘的水平给提高了，把除尘的工作强度给降低了[5]。

3）较好的降尘效果：在安装完成之前的喷雾装置之后，其高度是不能调节的，由于工作面中的风流所带来的影响，阻碍了除尘高度的提升，而新型的通风除尘装置不但可以对伸缩架进行调节，还可以对不同位置的灰尘进行清除，使用的范围比较广、较强的实用性、较好的除尘效果。

4）该新型除尘设备制造维护成本低：该新型除尘设备结构简单，易制造，设备构件成本低，矿井地面的机修厂变可自行进行焊接制作，制作整套设备总体成本低，且该新型除尘设备所用的配件大多具有较强的通用性，易拆卸易维修以及易更换，对于日常应用中发现的一些小问题，矿井值班维修员通常就可进行维修。

5）该新型除尘设备适用性强，可应用的范围广：在日常生产作业中，可把该设备布置于采煤机上有效降低综采工作面粉尘浓度，也可装设于掘进机上来降低掘进迎头粉尘浓度，此外还可把该设备布置于采面转载点位置以及皮带机搭接部位，这样也可起到较好的除尘降尘效果。

4 应用效果分析

该矿在2021 年2 月将2 套新型通风除尘装置安装于1101 工作面中，经过使用3 个月的应用发现：相比较与之前的喷雾除尘装置，大大减少了故障率，使维修设备的费用降低；而且，当该除尘装置用于工作面之后，降低了所含的粉尘质量，使除尘效果得到了提升，使回采工作面的安全性得到了提高，并取得的成效非常明显。