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摘要：针对现阶段使用的喷雾装置存在水雾颗粒大、覆盖范围小以及除尘效果不佳等问题，提出一种以压风、压水为动力源的喷雾降尘装置，该装置通过粉尘传感器、红外传感器以及调制箱等实现自动喷雾降尘。对喷雾降尘装置结构以及功能进行分析，并阐述现场应用效果。结果表明，该喷雾降尘装置稳定性较强，可降低运输巷带式输送机转载点位置粉尘浓度并改善煤矿井下环境质量。
引言
山西某矿设计生产能力为每年2.7Mt，矿井现开采水平煤层具有煤与瓦斯突出危险性，同时矿井巷道内风速、风量较大。随着矿井综合机械化开采水平不断提升，井下煤炭产量较大且开采原煤较为破碎，采用带式输送机外运开采的原煤时在外界影响下容易出现粉尘外溢情况，同时在带式输送机转载点位置存在一定落差，原煤在下落过程中粉尘产生量较大[1-3]。带式输送机运输过程中产生的粉尘会随通风风量漂移。巷道内粉尘会影响巷道内作业人员身体健康并给电气设备正常运行带来制约，而带式输送机运输过程中产生的粉尘是巷道内粉尘主要来源之一，因此采取针对性措施降低带式输送机原煤运输过程中粉尘产生量对提升矿井生产安全保障能力，改善回采巷道内环境质量等均有一定促进意义[4-6]。文中依据现场情况，提出一种风水联动喷雾降尘装置，在带式输送机转载点等位置布置该喷雾降尘装置可有效降低运输过程中粉尘产生量。
1喷雾降尘装置结构组成及安装工艺
1.1组成结构
带式输送机是井下原煤运输的主要设备，并通过搭接方式将采掘作业面生产的原煤运输至地面。带式输送机搭接处受到原煤掉落冲击、通风等多因素作用，粉尘产生量较大。若对转载点进行密闭可有效降低粉尘外溢量，但是由于无法及时掌握转载点情况，从而存在一定安全风险；若采用传统的洒水方式降尘，由于水滴粒径较大对粉尘吸附效果不佳，导致降尘效果不明显[7-8]。结合工作经验以及以往研究成果，提出一种以压风、压水为动力源的喷雾降尘装置，该装置组成单元包括有粉尘浓度传感器、气源、水质过滤装置、红外线探测器、高压喷头、风水混合器等，具体如图1所示。该喷雾降尘装置中红外传感器主要作用是对喷雾降尘点附近是否存在工作人员进行测定，若现场存在工作人员时则停止喷雾，避免影响工作人员正常通行或者工作；粉尘浓度传感器用以实时测定粉尘浓度，当粉尘浓度超标时该装置自动开启喷雾，若粉尘浓度在允许范围内则不喷雾；在原有的压风、供水管路中添加过滤器，压风及压水在风水混合装置内实现风、水自动平衡，通过雾化喷头喷出，形成小颗粒水雾，增加降尘效果。提出的喷雾降尘装置具备自动喷雾、喷雾效率高、用水量少等优点[9-12]。
1.2安装工艺
根据巷道规格(长度、断面)、粉尘浓度等确定喷雾量，并依据后续降尘效果调整喷雾量。在喷雾降尘装置安装时，在压风管路、压水管路上均通过两通阀门（Φ10mm）与调制箱（风水混合器）连接；调制箱用Φ10mm软胶连接洒水管。调整箱固定到巷帮距离底板1.2m位置，洒水管位于带式输送机输送带上方1.2m处，在洒水管上布置有雾化喷头，实现全覆盖喷雾。在喷雾降尘装置洒水管上安装X型高压喷嘴，共计布置5个，从而实现巷道断面全覆盖降尘。该喷雾降尘装置压风风压可在0.4~1.0MPa范围内调整；水压在0.8~3.0MPa调整，过滤装置过滤精度可达到80μm。
2现场应用分析
2.1现场布置
在南翼六采区运输巷内布置的带式输送机型号为DTL100/100/2×200，该带式输送机额定运行速度为3.15m/s，巷道内风流速度为1.3m/s。在喷雾降尘装置洒水管上安装X型高压喷嘴。矿井南翼六采区运输大巷内带式输送机机头、机尾处有2个转载点，受到巷道内风速大、运输原煤含水率低、粒径小以及转载点落差大等因素影响，运输大巷内粉尘浓度整体较高。运输大巷巷宽介于4.5~5.0m，巷道一侧有行人通道，另一侧布置有带宽1000mm带式输送机，带式输送机机头及机尾处转载点落差分别为0.53m、0.46m。为降低转载点位置粉尘浓度，将喷雾降尘装置分别布置在机头及机尾转载点前方1.2m、2.0m位置，具体喷雾装置布置如图2所示。
2.2应用效果
在距离转载点0.5m、2.5m、5m以及9m位置分别布置测点，对喷雾降尘装置应用前后各测点粉尘浓度变化情况进行监测，具体测定结果如表1、表2所示。从表1和表2中看出，采用喷雾降尘装置后南翼六采区运输巷机头、机尾转载点处粉尘降低率介于68.19%~83.63%，其中在距离机头转载点0.5m处粉尘浓度降低率最低，为68.19%；在距离机尾转载点2.5m位置粉尘浓度降低值最高，为83.63%。当带式输送机运输过程中，由于转载点粉尘浓度较高，喷雾装置会自动运行；而带式输送机停机时由于转载点处不产生粉尘，因此粉尘传感器测定粉尘浓度较低，喷雾装置则处于停止工作状态。喷雾装置可依据现场粉尘浓度（带式输送机是否开启）自动降尘，同时在喷雾过程中X型高压喷嘴雾化效果好、喷雾分布均匀，带式输送机转载及运输期间产生的粉尘与喷雾颗粒粘附并及时下落，降尘效果较为明显。文中所提喷雾降尘装置在南翼六采区运输巷内平稳运行超过0.5年，期间未出现喷嘴堵塞、装置运行异常等各种情况，喷雾降尘效果较为显著；现阶段已将该装置推广应用到北翼集中大巷、西三采区集中大巷等各粉尘浓度较高巷道内，达到了改善巷道环境质量的目的。
3结语
带式输送机运输原煤时受到煤层破碎、巷道风速大以及转载点落差大等多因素影响，在运输过程中会产生一定量粉尘，恶化巷道空气质量。运输系统粉尘产生点主要集中在风速大巷道及转载点位置。根据带式输送机喷雾降尘需要，提出水气喷雾自动降尘装置，并对装置结构组成以及现场应用效果等进行分析。现场应用后，运输巷内带式输送机转载点处粉尘浓度外溢问题得以有效解决，粉尘浓度综合降低到65.76%，同时喷雾降尘装置运行平稳，可在一定程度上改善煤矿井下环境质量。
作者:李俊威 单位:山西汾西中兴煤业有限责任公司
