煤矿带式输送机气动高压自动微雾降尘系统应用_张永安.pdf

江西煤炭科技2023年第1期摘要：目前煤矿井下带式输送机巷防尘工作重点放在机头、机尾转载点、落煤点等部位，对于长距离带式输送机巷道中间的防尘措施关注一般较少或采用局部吊挂净化水幕进行处理，特别是兼做行人和猴车运行巷道净化水幕防尘措施因影响行人而成为摆设，没有起到防尘的作用。为了提高矿井防尘效果，依据高压微雾降尘理论，在东古城煤矿主井皮带道安装了气动高压微雾降尘系统，实现了气动自动控制。该系统可沿皮带巷全覆盖布设，运行安全可靠，耗水量小，对行人运输无影响，在呼吸性粉尘降尘方面取得了较好成效。关键词：井下巷道；带式输送机；降尘；自动控制；气动微雾中图分类号：TD6 3+4.1；TD7 1 4+.4文献标识码：B文章编号：1 0 0 6-2 5 7 2（2 0 2 3）0 1-0 1 8 5-0 3Application of Dust Suppression System with Pneumatic High-pressure Automatic Micro-nebulization for BeltConveyor in Coal MineZhang Yongan(Shanxi Xishan Mining Management Co.,Ltd.,Taiyuan,Shanxi,030053)Abstract:Aiming at the emphasis of the dust prevention on the head,the tail transfer point and the coal dropping point ofunderground belt conveyor and the poor dust prevention effect of local hanging purified water curtain in the middle of long-distance belt conveyor roadway,especially in the pedestrian and monkey vehicle operation roadway,the author proposes installingthe dust suppression system with pneumatic high-pressure micro-nebulization in belt conveyor passage of the main shaft inDonggucheng Colliery,to realize the pneumatic automatic control with full-coverage layout,safe and reliable operation,low waterconsumption,no impact on pedestrian transportation and good dust reduction effect on respiratory dust.Key words:underground roadway;belt conveyor;dust suppression;auto-control;pneumatic micro-nebulization煤矿带式输送机气动高压自动微雾降尘系统应用张永安（山西西山矿业管理有限公司，山西太原0 3 0 0 5 3）煤矿开采工作随着机械化和现代化水平的不断提高，应用大量大功率采、掘、装、运设备造成煤矿井下粉尘的大量产生。煤矿粉尘主要是长时间飘浮于空气中的岩石和煤炭的细微颗粒。煤矿粉尘的危害性主要表现在几个方面：长期处于高浓粉尘环境中严重危害工人身体健康，多数人易引起尘肺病等职业病；煤尘具有爆炸性易引发煤尘爆炸，给企业带来巨大财产损失和重大人员伤亡1；粉尘对机械设备的影响，表现在加速设备的磨损、影响精密仪器的精度、加速仪器的老化、降低了仪器的效率；影响工作场所的能见度，在井下某些工作面煤尘浓度高，影响职工视线、能见度极低，增加工伤事故的发生概率；煤矿粉尘的安全隐患和人身健康问题日益严峻。目前,各类粉尘治理技术在采、掘、装、运环节主要产尘点得到广泛应用，特别是皮带运输的装、卸环节都有较完善的防尘措施，但在皮带运输的中间环节，粉尘防治技术处于盲区。净化水幕喷雾降尘是煤矿井下最常用的防尘技术措施,然而喷雾降尘效果较差,尤其是对呼吸性粉尘治理难度较大。因此针对皮带运输中间环节的粉尘治理技术，对喷雾降尘技术与气动高压自动微雾降尘技术进行优缺点对比分析，以期阐述说明新型气动高压自动微雾降尘系统对井下皮带运输过程中作业环境粉尘浓度控制和治理的作用和意义。1煤矿井下带式输送机产尘原因、危害及治理现状1.1煤矿井下带式输送机产尘原因及危害目前，全国各大煤矿原煤运输方式主要采用带式输送机运输，其特点是运输速度快、使用效率高。但皮带运输容易在转载卸煤点、皮带顺槽内受风速影响和皮带自身与托辊摩擦震荡产生大量粉尘，漂浮的粉尘危害性具体表现在以下几方面：第一，飘浮状态下的煤尘特别是5微米以下呼吸性粉尘很容易被人体吸入被肺部组织包裹，引发煤肺病等职业病。第二，飘浮状态下的煤尘使空气受到污染，恶1 8 5江西煤炭科技2023年第1期化作业环境，加大机器磨损和影响人员视线不利于安全生产。第三，煤尘具有爆炸性，漂浮和堆积煤尘达到一定程度可能引起煤尘爆炸，造成重大人员伤亡和财产损失。1.2传统皮带运输粉尘防治技术的现状及缺点煤矿带式输送机在巷道中的运行过程中产生的粉尘成为矿井粉尘防治中的盲区和薄弱环节。对于这一问题，煤矿井下一般采用架设转载点喷雾、防尘罩、巷道净化水幕等方式降尘。胶带输送机机头、机尾因有人作业各类防尘设施能及时开启使用，达到一定的防尘效果。但对于长距离的原煤运输巷道，除机头、机尾外的中间运行部分缺乏有效的防尘、降尘措施。一般采用巷道净化水幕的方式防尘，喷雾开闭需专人处理，普通喷头长时间开启耗水量大，容易造成皮带存水打滑、巷道积水影响行人通行、原煤含水量增加影响煤质。也有不少煤矿利用电磁阀和红外线控制喷雾开闭的方式，大多存在以下缺点：（1）采用喷淋降尘法覆盖范围有限，对长距离皮带输送机巷使用净化水幕降尘只能覆盖局部巷道，除尘效果差。（2）对在长距离皮带输送机巷内全覆盖安装净化水幕降尘数量多，工程量大、费用高。全部开启耗水量大，容易造成巷道内积水和皮带打滑，影响皮带运行和煤质。（3）全断面净化水幕开启影响行人或猴车运行，受人为影响实际使用率低。（4）净化水幕耗水量大，雾化效果较差，如果水雾颗粒粒径远大于粉尘颗粒粒径，粉尘颗粒仅随水雾颗粒周围的气流运动，水雾颗粒与粉尘颗粒结合的很少或者根本没有结合从而达不到降尘作用，对细微粉尘，特别是呼吸性粉尘治理效果差。（5）一些煤矿喷雾大多使用电控自动控制，需增加专门的供电设备和铺设电缆，设备安装使用造价高，日常电气设备检修、防爆性能检查等工作复杂，在煤矿井下特别是高瓦斯的矿井使用范围受限制，维护工作量大，存有失爆风险，安装、维护、使用费用高。2新型煤矿带式输送机气动高压自动微雾降尘系统组成和工作原理为解决带式输送机中部防尘的问题，研发了煤矿带式输送机气动高压自动微雾降尘系统。研发使用本系统的目的在于提供一种煤矿带式输送机气动高压自动微雾降尘系统，实现喷雾与皮带运煤同步控制，安全简便、抑尘效果好，特别是不影响皮带运行和行人。本系统的降尘目的通过以下技术方案实现：1）煤矿带式输送机气动高压自动微雾降尘系统构成。该系统包括有提供水源的静压水管1。提供动力源的压风管2。安装在压风管路上处理气源的气水分离器3。安装在静压水管上的处理水源水质的过滤器4。安装在压风、压水管路上的常闭气动控制开关5。调节进风压力的调节旋钮6。利用压风对静压水进行加压的气动加压泵7。输送高压水的高压胶管8。与高压水管连接产生高压微雾的若干5mm高压喷头9。固定在支架1 1上的气动行程开关1 0。控制气动行程开关1 0的摆杆1 3通过摆杆旋转轴1 2固定在支架1 1上。煤矿井下压风管1 4通过气水分离器1 5处理后给气动行程开关1 0提供动力源。皮带1 7运转时通过皮带上的煤流1 6带动摆杆1 3摆动打开气动行程开关1 0。其中所述压风管、压水管均为高压胶管，均引自煤矿井下铺设的静压水管和压风管路。气动开关均为常闭气动开关，通过压缩空气控制开启，停气自动关闭。气动加压泵可以通过调压旋钮控制通气压力调节输出水压0 7兆帕满足高压微雾喷头产生1 0微米左右高压微雾的压力要求。输送机气动高压自动微雾降尘系统如图1所示。图1输送机气动高压自动微雾降尘系统2）煤矿带式输送机气动高压自动微雾降尘系统工作原理。煤矿带式输送机上安装气动高压自动微雾降尘系统，包括以下工作步骤：当皮带输送机停止或无煤时摆杆1 3靠自重下垂压在气动行程开关1 0上，使气动行程开关1 0处于关闭状态。皮带开启运行有煤流时煤流1 6带动摆杆1 3通过摆杆旋转轴1 2向前摆动，释放气动行程开关1 0开启。压风管1 4的压缩空气通过气水分离器1 5处理后通过开启的气动行程开关1 0供气。压缩空气通过高压胶管打开压水管1和压风管2上的常闭气动开关5给气动加压泵7供水、供气。调节气动加压泵7上的进气调节旋钮6可以控制加压泵的输出水压为0 5兆帕。经过加压的高压水通过高压水管8给高压微雾喷头9供1 8 6江西煤炭科技2023年第1期水，高压水通过高压微雾喷头9可以产生0 1 0微米的高压喷雾对皮带产尘进行灭尘。皮带无煤或停止时摆杆1 3靠自重下垂气动行程开关1 0复位关闭停止供气，气动开关5关闭复位，停止压水管1和压风管2的供水供气，系统停止运行。3煤矿带式输送机气动高压自动微雾降尘系统降尘机理和优点煤矿带式输送机气动高压自动微雾降尘系统可以利用气动加压装置产生高压，通过5m m高压微雾喷头生成约1 0微米微雾。微米级喷雾降尘技术理论依据是根据美国煤炭时代杂志发表的题为“科罗拉多矿业学院解决可吸入尘埃的控制”中提到的：水雾颗粒与粉尘颗粒粒径相近时吸附、凝结的概率最大的原理,水雾颗粒与粉尘粒径相近时，粉尘颗粒随气流运动时与水雾颗粒发生碰撞、吸附、凝结，形成的粉尘团在重力作用下沉降，从而达到除尘降尘的目的2。同时高压喷雾会使雾粒带电，带电雾粒数随喷头压力增加而大量增加。带电雾粒和尘粒的相互吸合作用下，凝结的效果和除尘效率更加显著3。煤矿新型带式输送机气动高压自动微雾降尘系统具有以下优点：1）该系统不使用电源，由井下压缩空气提供动力源，无电气设备无失爆风险，使用环境范围不受瓦斯等级限制，安装、维护、使用费用低廉。2）该气动高压自动微雾降尘系统可沿皮带铺设，安装简便，可控制覆盖皮带全长，降尘效果好。3）气动高压自动微雾降尘系统是通过高压喷头把水雾化成1 0微米超细水雾，当含有粉尘气流通过水雾时，粉尘颗粒在静电作用下从气流中偏离而与雾滴相碰撞被捕获，即通过粉尘颗粒与水雾滴的惯性碰撞、吸合、沉降等作用实现降尘，使得单个粉尘颗粒的粒径变大，在重力的作用下沉降下来，达到去除粉尘的目的。对细微颗粒，特别是呼吸性粉尘除尘效果较好。4）该气动高压自动微雾降尘系统微雾喷头耗水量低，长时间开启不会造成巷道积水，不影响皮带运行和行人。5）该气动高压自动微雾降尘系统利用煤矿井下压缩空气作动力利用气动开关自动控制，运行安全高效、使用费用低廉，不增加煤体水分、不影响煤质，不造成皮带打滑。4现场使用效果及存在问题山西省大同地区东古城煤矿设计能力0.9 0M t/a，主采太原组2 2号煤层，平均煤厚1 7m，采用综合机械化放顶煤开采方式，煤尘具有爆炸性。该矿主皮带斜井巷道断面1 5m2，配风量13 0 0m3/m i n，风 速1.4m/s,巷 道 全 长15 0 0m，皮 带 宽 度10 0 0m m，带速3.1 5m/s，运煤量7 0 0t/h。该矿主井皮带安装有气动高压自动微雾降尘系统，沿皮带每间隔6m安设一个高压微雾喷头，实验铺设2 5 0m，喷嘴喷雾流量5L/h，压力5兆帕。可以实现对运行皮带实验段的全覆盖。安装气动高压自动微雾降尘系统前后粉尘对比数据如表1所示。表1安装气动高压自动微雾降尘系统前后粉尘对比数据名称喷雾使用前喷雾使用后除尘率全尘3.5mg/m0.3mg/m9 2%呼尘3.0mg/m0.3mg/m39 0%根据以上现场实际测定结果以及分析对比表明，煤矿带式输送机气动高压自动微雾降尘系统在皮带运输中的粉尘治理上具备很好的适用性，本系统已申报国家相关技术专利。具有推广应用价值。但在实际使用中也发现本系统存在一定的限制条件，因本系统采用微雾降尘，雾粒较轻受风速影响，过高风速会影响尘粒的沉降，建议巷道风速超过3m/s时，在保障压力前提下应更换较大颗粒微雾喷头或增加喷头数量，以加速尘粒沉降，保证降尘效果。5结语通过东古城煤矿现场试验使用，对原皮带运输巷道中粉尘防治技术与新型气动高压自动微雾降尘系统优缺点对比分析，新型气动高压自动微雾降尘系统弥补了皮带运输中部粉尘防治的盲区和薄弱环节，现场使用效果良好，取得预期效果。该技术得到兄弟单位的好评和认可，具有较好的推广应用价值。参考文献：1 段树华，赵书田.我国煤矿粉尘危害的综合治理J.武汉：工业安全与防尘，1 9 9 0（1）：2-6.2 李高峰，马胜利，刘亚力.高效喷雾降尘的理论研究J.洛阳：矿山机械，2 0 0 9，3 7（1 9）：2 6-2 9.3 周振启，郝翠田，张炳文.电厂输煤系统粉尘污染治理技术J.北京：电力建设，1 9 9 7（6）：1-4.作者简介：张永安（1 9 7 6），男，山西太原人，2 0 0 9毕业于中北大学电气工程专业，通风工程师，现从事通风瓦斯管理工作。收稿日期：2 0 2 2-0 4-2 5编辑：许敦昂1 8 7