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[摘 要]针对石壕煤矿综掘工作面粉尘较大的现状，对综掘机防尘系统使用效果较差的原因进行了分析，结合现场地质条件，提出综掘机防尘系统改进方案。即通过在原外喷雾系统中加入压风的方式，增加防尘水压力使外喷雾效果得到明显提升。改造结果表明，优化后的防尘系统比原系统降低工作面含尘量达到57.02%。通过实践中不断总结，石壕煤矿形成了一套效果较好的综掘机防尘系统，对类似条件下综掘防尘系统改造优化具有指导借鉴意义。
[关键词]综掘机 喷雾 防尘系统
中图分类号：U569 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0232-02
前言
综掘机主要应用于井下掘进巷道的施工，截割头切割煤体产生的粉尘是综掘工作面的主要尘源[1]。石壕煤矿综掘机使用过程中，综掘机喷雾降尘系统效果差，严重的恶化作业环境、制约综掘机的截割效率[2]。经现场实测，掘进工作面时产生呼吸性粉尘达26.6mg/m3，全尘达545.25mg/m3，严重影响了掘进作业及员工身体健康。因此，本文展开对综掘机防尘系统的分析和改造，以充分发挥综掘机效率的同时改善劳动作业环境。
1、综掘机防尘系统存在的问题分析
1.1 地质概况
石壕煤矿主要开采M6-3、M7-2、M8煤層，其中M6-3、M7-2为薄煤层，M8煤层为中厚煤层。综掘机大部分用于煤巷或半煤岩巷掘进施工（M6-3、M7-2煤层巷道为半煤岩巷，M8煤层巷道为煤巷），综掘机在半煤岩巷施工时需要截割1m左右的泥岩及30cm左右泥质灰岩。此泥岩遇水易泥化，易产生粘附作用。
石壕煤矿使用综掘机型号为EBZ-132CZ，装机功率为214.5KW，倾角8°下山掘进，截割电机132KW（132/75KW-4/8P隔爆，双速切换，水冷方式）。
1.2 综掘机防尘系统存在的问题
1.2.1 综掘机原防尘系统简介
综掘机原有喷雾防尘系统采用内外喷雾综合降尘，内喷雾系统由地面供水，经过综掘机伸缩部外筒、特殊密封、截割头轴，最后通过截割头上的内喷雾齿座到达内喷雾喷嘴，形成内喷雾；外喷雾水源由地面供水，分别经油冷却器和截割电机冷却器后，到达外喷雾喷嘴，形成外喷雾，外喷雾分为侧喷雾和环形喷雾。如图1所示。
1.2.2综掘机防尘系统存在的问题
综掘机截割煤体过程产生大量粉尘，防尘系统使用效果直接决定了工作面作业环境的优劣程度。原防尘系统在使用过程中主要存在以下问题：
（1）、内喷雾系统不能正常工作
内喷雾系统由于故障点多；旋转水密封不好，易漏水；内喷雾齿座中水道加工复杂；内喷雾喷嘴孔径小，在井下水源不洁、粉尘大的情况下，极易堵塞等原因，一般在巷道开掘200m～300m之后，内喷雾系统基本失效。
（2）、受巷道地质条件影响，喷雾水量不宜过大
综掘机喷雾系统水量较小时降尘效果较差。若增大喷雾水量，易造成底板积水，导致截割的矸石装载效果差、综掘机行走困难。石壕煤矿使用综掘机的巷道中含有一层吸水性较强的泥岩，泥岩遇到喷雾水泥化，易粘结在截割头、刮板输送机溜槽上，降低综掘机截割效率、增大刮板输送机负荷易造成刮板断链等事故，影响工作面正常生产。
（3）、喷雾水压受限
由于综掘机油冷却器和截割电机设计耐压限制最高不得超过3Mpa，综掘机设定的喷雾水压力为2Mpa左右，喷雾水压力的不足，使外喷雾不能直接作用于喷雾对象。若人为的增加喷雾水的压力，容易导致综掘机油冷却器和电机冷却器被水击穿，致使综掘机油箱和电机内部进水，损坏整个液压系统原件和切割电机。因此在受地质影响的条件下控制水量，且喷雾水的压力又不能满足现场需要的前提下，导致喷雾效果差。
2、综掘机喷雾防尘系统改造
根据现场综掘机使用时喷雾系统实际存在问题，由于技术力量的限制，对综掘机内喷雾改造难度太大，因此石壕煤矿对综掘机外喷雾防尘系统展开研讨分析，并进行了如下改造。
2.1、改进外喷雾系统管路布置
根据综掘机喷雾防尘系统存在问题的分析结果，外喷雾主要存在问题为喷雾水压力不够致使喷雾雾化效果较差，因此对喷雾防尘系统增压改造的同时不能增加喷雾水量。石壕煤矿经多次研讨，将喷雾水的增压点设置在冷却器与喷嘴之间，选取压风为喷雾水的增压动力来源，保证外喷雾系统供水对水压的要求。此改进既解决了冷却水的压力不得超过3Mpa限制，又使喷雾水的压力满足了降尘要求，实现防尘水增压不增量的目的，改造后防尘系统图2所示。
外喷雾系统将原综掘机上的侧喷雾取消，直接采用四组喷嘴配合环形喷雾对截割进行降尘处理。外喷雾供水一路由地面来水→经油冷却器→经三通加压→截割部下方两个喷嘴；另一路由地面来水→经截割电机冷却器→经三通加压→截割部下方两个喷嘴和环形喷雾。
而对外喷雾的管路将原来的原装管更改成普通钢编管，各管接头采用快速接头的形式，方便了井下的维修、更换。同时也降低了维修成本（同等长度的原装管价格是钢编管的3倍）。
2.2、改进喷嘴结构
综掘机防尘系统加入压风增压后，根据现场使用情况，原喷嘴孔径较小，不能满足喷雾需求。经过反复试验，在使用过程中不断探索改进，使用效果较好的一种喷嘴结构如图3所示，其具有雾化质量好；喷射范围大；耗水量小；尺寸小；不易堵塞；拆装方便等优点。
2.3、气动降尘增压装置的设计
经过反复试验、多次改进优化，石壕煤矿自行设计加工的气动降尘增压装置设计如图4所示。
3、综掘机防尘系统改造后使用效果
石壕煤矿在N1631回风巷掘进碛头改进降尘系统后，运行结果表明，该装置运行正常，降尘效果如表1所示。目前我矿推广应用气动降尘系统至各个综掘碛头。
综掘机防尘系统改造以后，喷雾水不但起到了降尘的作用，而且对截齿起到了的冷却作用，同时由于压力高，使喷雾水对综掘机的截齿和截齿座结合处产生冲击作用，减少了截齿和截齿座结合处煤矸的积存，使综掘机截割头旋叶上的截齿能转动灵活、均匀磨损，大大增加了截齿的使用寿命。以N1631北回风使用气动降尘装置前后截齿消耗为例，未使用气动降尘装置前的截齿消耗为0.25颗/米。而使用气动降尘装置后，截齿的消耗降到0.16颗/米。以此计算，仅一个综掘碛头因改进喷雾系统每年能节约截齿消耗费用近30000余元，为企业生产经营节约了成本。
综掘机防尘系统经改造后，巷道的粉尘大幅度的下降，现场操作员工的可视度大大增加。极大的改善了劳动作业环境，降低了员工职业病的发病率。
4、结论
（1）、通过在原喷雾系统中加入压风增压装置的方式，增加喷雾水压力，使喷雾雾化效果得到较大提升。
（2）、现场使用结果表明，综掘机防尘系统改造后粉尘降低了45.25%，大大提高了机器作业的喷雾除尘效果，较大改善了现场劳动作业环境，同时降低了综掘机截齿消耗，该技术的改进推广为综合机械化掘进和安全生产带来较大的经济效应。
参考文献
[1] 程卫民，张清涛，刘中胜等.综掘面粉尘场数值模拟及除尘系统研制与实践[J].煤炭科学技术 2011，39（10）：39-44.
作者简介
魏晋忠（1982-），甘肃兰州人，本科学历，采矿工程师，毕业于中国矿业大学，从事煤炭开采研究工作，现任重庆松藻煤电公司石壕煤矿生产副总。
[关键词]综掘机 喷雾 防尘系统
中图分类号：U569 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0232-02
前言
综掘机主要应用于井下掘进巷道的施工，截割头切割煤体产生的粉尘是综掘工作面的主要尘源[1]。石壕煤矿综掘机使用过程中，综掘机喷雾降尘系统效果差，严重的恶化作业环境、制约综掘机的截割效率[2]。经现场实测，掘进工作面时产生呼吸性粉尘达26.6mg/m3，全尘达545.25mg/m3，严重影响了掘进作业及员工身体健康。因此，本文展开对综掘机防尘系统的分析和改造，以充分发挥综掘机效率的同时改善劳动作业环境。
1、综掘机防尘系统存在的问题分析
1.1 地质概况
石壕煤矿主要开采M6-3、M7-2、M8煤層，其中M6-3、M7-2为薄煤层，M8煤层为中厚煤层。综掘机大部分用于煤巷或半煤岩巷掘进施工（M6-3、M7-2煤层巷道为半煤岩巷，M8煤层巷道为煤巷），综掘机在半煤岩巷施工时需要截割1m左右的泥岩及30cm左右泥质灰岩。此泥岩遇水易泥化，易产生粘附作用。
石壕煤矿使用综掘机型号为EBZ-132CZ，装机功率为214.5KW，倾角8°下山掘进，截割电机132KW（132/75KW-4/8P隔爆，双速切换，水冷方式）。
1.2 综掘机防尘系统存在的问题
1.2.1 综掘机原防尘系统简介
综掘机原有喷雾防尘系统采用内外喷雾综合降尘，内喷雾系统由地面供水，经过综掘机伸缩部外筒、特殊密封、截割头轴，最后通过截割头上的内喷雾齿座到达内喷雾喷嘴，形成内喷雾；外喷雾水源由地面供水，分别经油冷却器和截割电机冷却器后，到达外喷雾喷嘴，形成外喷雾，外喷雾分为侧喷雾和环形喷雾。如图1所示。
1.2.2综掘机防尘系统存在的问题
综掘机截割煤体过程产生大量粉尘，防尘系统使用效果直接决定了工作面作业环境的优劣程度。原防尘系统在使用过程中主要存在以下问题：
（1）、内喷雾系统不能正常工作
内喷雾系统由于故障点多；旋转水密封不好，易漏水；内喷雾齿座中水道加工复杂；内喷雾喷嘴孔径小，在井下水源不洁、粉尘大的情况下，极易堵塞等原因，一般在巷道开掘200m～300m之后，内喷雾系统基本失效。
（2）、受巷道地质条件影响，喷雾水量不宜过大
综掘机喷雾系统水量较小时降尘效果较差。若增大喷雾水量，易造成底板积水，导致截割的矸石装载效果差、综掘机行走困难。石壕煤矿使用综掘机的巷道中含有一层吸水性较强的泥岩，泥岩遇到喷雾水泥化，易粘结在截割头、刮板输送机溜槽上，降低综掘机截割效率、增大刮板输送机负荷易造成刮板断链等事故，影响工作面正常生产。
（3）、喷雾水压受限
由于综掘机油冷却器和截割电机设计耐压限制最高不得超过3Mpa，综掘机设定的喷雾水压力为2Mpa左右，喷雾水压力的不足，使外喷雾不能直接作用于喷雾对象。若人为的增加喷雾水的压力，容易导致综掘机油冷却器和电机冷却器被水击穿，致使综掘机油箱和电机内部进水，损坏整个液压系统原件和切割电机。因此在受地质影响的条件下控制水量，且喷雾水的压力又不能满足现场需要的前提下，导致喷雾效果差。
2、综掘机喷雾防尘系统改造
根据现场综掘机使用时喷雾系统实际存在问题，由于技术力量的限制，对综掘机内喷雾改造难度太大，因此石壕煤矿对综掘机外喷雾防尘系统展开研讨分析，并进行了如下改造。
2.1、改进外喷雾系统管路布置
根据综掘机喷雾防尘系统存在问题的分析结果，外喷雾主要存在问题为喷雾水压力不够致使喷雾雾化效果较差，因此对喷雾防尘系统增压改造的同时不能增加喷雾水量。石壕煤矿经多次研讨，将喷雾水的增压点设置在冷却器与喷嘴之间，选取压风为喷雾水的增压动力来源，保证外喷雾系统供水对水压的要求。此改进既解决了冷却水的压力不得超过3Mpa限制，又使喷雾水的压力满足了降尘要求，实现防尘水增压不增量的目的，改造后防尘系统图2所示。
外喷雾系统将原综掘机上的侧喷雾取消，直接采用四组喷嘴配合环形喷雾对截割进行降尘处理。外喷雾供水一路由地面来水→经油冷却器→经三通加压→截割部下方两个喷嘴；另一路由地面来水→经截割电机冷却器→经三通加压→截割部下方两个喷嘴和环形喷雾。
而对外喷雾的管路将原来的原装管更改成普通钢编管，各管接头采用快速接头的形式，方便了井下的维修、更换。同时也降低了维修成本（同等长度的原装管价格是钢编管的3倍）。
2.2、改进喷嘴结构
综掘机防尘系统加入压风增压后，根据现场使用情况，原喷嘴孔径较小，不能满足喷雾需求。经过反复试验，在使用过程中不断探索改进，使用效果较好的一种喷嘴结构如图3所示，其具有雾化质量好；喷射范围大；耗水量小；尺寸小；不易堵塞；拆装方便等优点。
2.3、气动降尘增压装置的设计
经过反复试验、多次改进优化，石壕煤矿自行设计加工的气动降尘增压装置设计如图4所示。
3、综掘机防尘系统改造后使用效果
石壕煤矿在N1631回风巷掘进碛头改进降尘系统后，运行结果表明，该装置运行正常，降尘效果如表1所示。目前我矿推广应用气动降尘系统至各个综掘碛头。
综掘机防尘系统改造以后，喷雾水不但起到了降尘的作用，而且对截齿起到了的冷却作用，同时由于压力高，使喷雾水对综掘机的截齿和截齿座结合处产生冲击作用，减少了截齿和截齿座结合处煤矸的积存，使综掘机截割头旋叶上的截齿能转动灵活、均匀磨损，大大增加了截齿的使用寿命。以N1631北回风使用气动降尘装置前后截齿消耗为例，未使用气动降尘装置前的截齿消耗为0.25颗/米。而使用气动降尘装置后，截齿的消耗降到0.16颗/米。以此计算，仅一个综掘碛头因改进喷雾系统每年能节约截齿消耗费用近30000余元，为企业生产经营节约了成本。
综掘机防尘系统经改造后，巷道的粉尘大幅度的下降，现场操作员工的可视度大大增加。极大的改善了劳动作业环境，降低了员工职业病的发病率。
4、结论
（1）、通过在原喷雾系统中加入压风增压装置的方式，增加喷雾水压力，使喷雾雾化效果得到较大提升。
（2）、现场使用结果表明，综掘机防尘系统改造后粉尘降低了45.25%，大大提高了机器作业的喷雾除尘效果，较大改善了现场劳动作业环境，同时降低了综掘机截齿消耗，该技术的改进推广为综合机械化掘进和安全生产带来较大的经济效应。
参考文献
[1] 程卫民，张清涛，刘中胜等.综掘面粉尘场数值模拟及除尘系统研制与实践[J].煤炭科学技术 2011，39（10）：39-44.
作者简介
魏晋忠（1982-），甘肃兰州人，本科学历，采矿工程师，毕业于中国矿业大学，从事煤炭开采研究工作，现任重庆松藻煤电公司石壕煤矿生产副总。