薛峰, 徐锁庚
                       ( 煤炭科学研究总院南京研究所, 南京210018 )
[ 摘要] 通过对综掘巷道除尘技术的现状及分析, 提出一种新型的可调整位置和角度的机载式除尘风机。对其结构和掘进机相配套的方式进行研究, 以实现快速除尘的效果, 改善综掘工作面的作业环境。
[ 关键词] 综掘巷道; 粉尘; 除尘风机; 作业环境

1 综掘巷道除尘技术的现状及分析
    随着掘进巷道机械化程度的提高, 高效、大功率掘进机、运输机的使用, 综掘巷道内产尘量增大, 空气中的粉尘浓度大大增加。综掘巷道内主要产尘源有掘进迎头、运输设备的各转载点和巷道周壁粉尘的二次扬尘等。其中, 产尘量最大的是掘进迎头, 掘进机割煤时, 粉尘浓度高达1 000～3 000 mg/m3。煤矿井下生产过程产生的粉尘, 不但危害人体健康, 降低作业场所的能见度, 而且有爆炸危险, 参与瓦斯爆炸时还会大大增加爆炸强度。因此煤矿粉尘防治是煤矿安全技术和安全管理的重要方面。
    目前在综掘工作面进行防尘, 除选择合理的截割参数外, 广泛采用通风除尘、喷雾除尘和除尘器除尘。用于煤矿井下的除尘器有干式和湿式两类, 其工作原理是将含尘空气经风机动力吸( 压)入除尘器后过滤排出。即采用长压短抽的通风系统, 新鲜风流由压入式风机经风筒进入工作面, 清洗工作面污风后进入除尘器进行净化处理, 净化后的空气排入巷道中, 从而实现除尘。此种方式除尘, 如果压入式风筒口距工作面距离太小, 则工作面粉尘会被风流带出至巷道中; 距离过大, 则排尘风速小, 形不成抽压气流[1]。这两种情况都不利于除尘。因此除尘风机的位置对于除尘风机的除尘效果具有重要作用。

2 机载式除尘风机的主要结构及原理
    在综掘巷道中, 为防止粉尘的扩散, 达到快速除尘的目的, 除尘设备一般要安装在紧靠迎头的位置。这就要求除尘设备体积小, 重量适中, 易于安装和维护, 同时不影响掘进机的截割和方便工人操作。因此, 将除尘风机与掘进机进行配套, 使之成为有机整体, 如图1 所示。

机载式除尘风机通过滑道将除尘风机与掘进机相配套, 具体的结构如图2 所示。机载式除尘风机安装在掘进机上, 随掘进机移动。不需要除尘时, 除尘风机停在滑道的后部。在滑道之上是滑板2, 上面是回转轴承座4, 回转轴承座上是除尘风机。滑板在滑道油缸的作用下前进或后退, 以改变除尘风机到掘进迎头的距离。风机回转油缸5 牵引回转轴承以调节除尘风机吸风口的角度; 风机仰俯油缸6 的伸缩可调节除尘风机吸风口的高度。因此, 利用掘进机的液压动力系统, 通过控制阀调节各个油缸来调节除尘风机吸风口相对于掘进迎头的距离和角度, 可以达到更好更快除尘的效果。

3 除尘风机的比较选型及改造方案
    目前国内研制生产的除尘风机也有很多种,如镇江安达机械有限责任公司( 原镇江煤矿专用设备厂) 生产的KCF 湿式除尘器、东北工学院研制的循环水式湿式化纤过滤除尘器、煤炭科学研究总院重庆分院研制的MXC- 1 型矿用捕尘器、淮南矿务局研制的PSCF- A 型水射流除尘器及江都市引江矿业设备有限公司生产的KCS 型系列除尘风机等, 其中在煤矿井下应用较多的要算PSCF - A 型除尘器和KCS 型系列除尘风PSCF- A 型除尘器的工作原理是利用水泵将水加压, 用高压喷头在风筒中产生水射流, 形成负压而产生风流, 并捕集粉尘。它无需风机、重量轻、体积小移动方便。但它没有脱水装置, 风筒出口产生大量水滴, 不仅耗水量大, 而且对呼吸性粉尘的除尘效率较低。KCS 型系列除尘风机采用“湿式振弦”除尘技术, 由煤矿用防爆抽出式风机与湿式振弦捕尘器( 又名湿式纤维栅除尘器) 组成。含尘空气经风机动力吸入除尘器, 通过内部设置的振弦过滤板时, 在来流方向上设置的水喷雾器向振弦过滤板上喷雾, 附有水幕的纤维能使粉尘湿润增重、凝结或滞留, 同时由于通过的含尘气体使纤维在气流冲击下产生振动, 强化了水雾雾粒与含尘气体中粉尘的冲突, 提高了对微细粉尘的捕获率, 振动也提高了振弦过滤板自身纤维的自净能力。因此综合比较后, 可以选用江都市引江矿业设备有限公司生产的KCS 型系列除尘风机, 对其结构进行改造。                                                                                                  由于KCS 型系列除尘风机是以隔爆电机作为除尘风机的动力, 需要引入电缆, 在掘进机不断的移动过程中, 电缆也需要不断的移动和管理, 增加工人的操作。因此, 对除尘风机的结构进行改造, 设计液压系统, 随掘进机移动, 同时还增加安全性。由于除尘风机在工作时的功率较小, 而S100 型掘进机液压系统三联泵中的第三联是专为掘进机机载高压喷雾所设, 并由一联阀单独控制, 该掘进机在实际使用过程中该联油泵多为闲置联, 因此, 利用这一液压回路驱动除尘风机的液压马达, 可尽量减少对掘进机液压系统的影响。同时还可根据工作面的产尘情况, 通过调节供给除尘风机液压马达的驱动油量, 实现对除尘风机处理风量的无级调速。机载式除尘风机的主要技术参数如表1 所示。

4 该机载式除尘风机的特色与应用前景
    本设计通过将除尘风机与掘进机配套, 使二者有机的结合成一个整体, 同时克服了除尘风机不易调节位置和角度的问题, 使除尘风机能够根据粉尘的运动特点调节到最佳的位置和角度, 最大程度地快速捕尘, 改善了机掘巷道的工作环境。同时以掘进机液压系统为动力, 控制滑板的移动与转台的转动; 用液压马达代替除尘风机的电动机作为动力, 提高了设备的安全性能。机载除尘风机与现有的掘进机除尘方式相比较具有动作灵活、操作方便、完全机载化等优点,可根据掘进机的型号进行合适的配套。同时, 整个系统利用掘进机液压系统的自身动力, 管理容易,使用方便, 必将大大降低掘进工作面的粉尘浓度,大大降低了工作面的危险性, 保障工人身体健康,降低矽肺病的发生, 因此本项目具有很大的市场潜力和广泛的应用前景。

[ 参考文献]
[ 1] 赵栋. 矿井综合防尘措施[ J] . 矿业安全与环保,2003, 30( 增刊) .