煤矿综掘工作面综合除尘系统的设计分析

梁哲涛

（潞安集团漳村煤矿， 山西 长治 046000）

引言

通常，综掘机工作面采用的除尘方式主要有负压除尘机吸尘和负压除尘机降尘两种。一般可以在工作面位置，由正压风机提供大量的风量，由负压风机把粉尘吸入相应的风筒，接着可以在风机出口位置喷水实现降尘的效果。缺点在于不能对工作面位置出现的粉尘起到相应的作用，并且由于设备较大，需要占用较大的空间，效果不理想。由此可以看出，需要设计一个新的除尘系统，从而能够有效地除尘，满足采矿的需要。

1 目前使用的除尘方式的不足

图1 为可移动除尘设备，控尘元件为封尘帘，其和综掘机设置在一起，同时能够和综掘机一起运动，这样能够有效地实现较高效率的除尘。该设备的导风筒所使用的材料为刚性，并设置有螺旋推进装置，这样可以有效地推动吸风口向前运动，因此可以得到广大用户的青睐，可是此设备依旧存在一定的不足[1-2]：

1）由于设置的封尘帘和水幕装置，不能较好地操作综掘机，在工作时不能对正压风实现较好的控制，因此除尘效果不好，可以采用综掘机液压系统实现对挡风帘的操作；

2）在综掘机的两侧设置有吸风口，其在运动的过程中，设备往往受到挤压而出现变形，由于柔性负压风筒发生磨损，最终出现漏风的现象；

3）此设备必须设置负压柔性风筒，大体积能够满足大型巷道的环境。

2 综合除尘系统技术要点

充分考虑综掘工作面除尘的效果，依据现场的实际需要，必须满足各种安全需要，进而设计了一个结构简单、经济适用的一套综掘面除尘设备。

图1 可移动除尘装置示意图

2.1 除尘系统原理

1）控尘。对于正风工作面可以采用手动控制，这样能够对扩散性粉尘产生良好的控尘效果，从而可以极大地优化综掘面除尘效果，实现集尘的效果。

2）吸尘。可以在综掘机前部位置设置负压风筒，其可以吸附煤炭粉尘，接着使用除尘风机实现降尘。

3）合理选用除尘机的功率，不仅可以有效地达到吸尘效果，而且能够控制降尘的速度。

2.2 除尘系统工艺

图2 表示综掘机除尘系统示意图。

图2 综掘面结合除尘系统示意图

正压调风系统设置有两个排风口，分别设置在工作面、航道中心。假如综掘机在工作的过程中产生大量的粉尘，那么相应的传感器可以把信号传输给相应的单元，这时可以使得如下三个单元工作：第一，风机；第二，供风管路控制阀；第三，高压供水电磁阀。当处于风动系统下，这时侧相通风口开始工作，同时可以控制工作面的供风系统。从而使得空气开始从调风口逐渐向工作面流动。这样使得形成的灰尘不能向工作面四周扩散，从而能够起到降尘的效果。此系统还可以有效地稀释瓦斯，从而能够给工作人员提供相对干净的空气，粉尘将从正压风口向负压风口流动，这时可以借助负压风机的作用，使得粉尘从负压风口进入粉尘机，最终可以和水混合，以此达到降尘的作用，图3 表示相应的工艺流程图。

图3 除尘系统工艺流程

假如采集过程中，选用顶板支护，那么相应的掘进机往往需要停止工作，相应的自动除尘系统停止时，需要一定的时间实现延迟停止，此过程清除剩余的粉尘，并且关闭可控调风门、关闭吸尘风机。同时正压风机处于正常的工作状态，因此可以给工作面提供优质的空气。通常通风系统能够随着工作面一起移动。在实验时，掘进机推进14 m 时，相应地实现一次吸尘系统，比较理想。

2.3 除尘系统创新点

1）该系统中的可调正压风门，能够使得粉尘向工作面方向流动，并且不会发生四处扩散的现象，从而能够有效地提高集中吸尘的效果。

2）负压风筒选用的材料是刚性塑料，其具有较好的阻燃性、防静电、较好的弹性与强度等，其结构较小，便于吊挂在带式输送机侧面，从而能够有效地保护风筒，避免出现漏气的现象。

3）风机活动架能够随着运输机同步动作，使用四杆机构实现连接，这样能够有效保护风机。

4）在结构方面，此系统结构紧凑、体积较小、占地空间小，其不仅可以实现大巷道除尘的效果，而且能够在小巷道中开展作业。

5）可调风口在粉尘控制方面比较理想，因此需要把除尘单元设置在司机的视野内，这样能够极大地提高除尘效果，具有较高的安全性。

3 应用效果分析

运用该系统除尘前后工作面粉尘质量浓度如表1 所示。分析表1 可以发现，工人操作位置所对应的全尘除尘效率可以达到（587.9-44.9）/587.9×100%=92%，相应的呼吸除尘效率可以达到（254.3-7.9）/254.3×100%=96%。而对于除尘器出口位置而言，全尘除尘率可以达到（388.7-1.2）/388.7×100%=99%，相应的呼吸除尘效率可以达到：（122.1-0.1）/122.1×100%=99.9%。由此可以看出，该系统具有良好的除尘效果，并且能够满足国家煤矿除尘的标准，这样可以极大地优化井下员工的工作环境[3-5]。

表1 除尘前与除尘后工作面粉尘质量浓度对比 mg/m3

4 结语

可调式正压风门能够达到理想的除尘效果，具有粉尘不会出现扩散、粉尘朝着工作面集中等特点，可以达到集尘、吸尘以及降尘的效果，不仅可以有效提高井下工作人员的工作环境，而且能够为工作面的安全生产提供有力的保障。该系统还具有体积小、重量轻以及便于操作等特点，能够随着掘进机同步动作，不会影响工作面其他设备的运行，便于工作人员维修。