煤矿掘进机自动旋转泡沫除尘装置的设计.pdf

收稿日期2019－11－21 煤矿掘进机自动旋转泡沫除尘装置的设计 赵雷涛 （山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 寺河矿， 山西晋城048000） 摘要为有效降低矿井掘进工作面的粉尘浓度，更好地保障掘进施工人员的安全作业与身体健康，针对当前掘进机喷雾除尘装置在使用过程中 存在的问题，通过技术研究，对原喷雾装置进行优化，设计了一套自动旋转泡沫除尘装置。应用效果表明，该装置提高了工作面除尘效果，实 用性强，可用于不同复杂地质条件下采掘工作面，具有显著应用成效，可达到有效降低矿井掘进工作面的粉尘浓度、更好地保障矿井安全生产 的目的。 关键词除尘装置；自动旋转；设计应用 中图分类号TP273文献标志码A文章编号1009－9492 2020 06－0092－02 Design of Automatic Rotating Foam Dedusting Device for Coal Mine Heading Machine ZHAO Leitao （Sihe Mine, Shanxi Jincheng Anthracite Coal Industry Group Co., Ltd., Jincheng, Shanxi 048000, China） AbstractIn order to effectively reduce the dust concentration in the working face of the mine, and better ensure the safe operation and physical health of the road construction workers, in view of the main problems existing in the process of using the dust removal device of the roadheader, through the technical research, the original spray device was optimized, and a set of automatic rotating foam dedusting device was designed. The application results show that the device improves the dust removal effect of the working face and has strong practicability. It can be used in the mining working face under different complex geological conditions, and has significant application results, can effectively reduce the dust concentration of the mining working face and better ensure the safety of production. Key wordsdust removal device; automatic rotation; design application DOI 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 06. 036 第49卷第06期Vol.49No.06 机电工程技术 MECHANICAL ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY 赵雷涛. 煤矿掘进机自动旋转泡沫除尘装置的设计［J］. 机电工程技术，2020，49（06） 92-93. 0 引言 在巷道掘进的过程中，矿用掘进机发挥着十分重要的作 用，它主要是利用行走机构来不断向前推进，促使截割部可 以对煤体进行破碎，在该过程中掘进机会产生较多的粉尘。 为了使作业面的粉尘浓度不断降低，在掘进机运行的过程中 应当启动内外喷雾设备。内、外喷雾装置分别安装于截割部 的内部及上部，内喷雾设备主要是在截齿破碎时对煤体进行 接触式降尘，外喷雾设备则是针对作业面的飞扬粉尘。但是 在掘进的过程中，因外喷雾设备不具有过大的喷雾断面，在 工作时极易产生较大的淋水量，且极易受到粉尘浓度的影 响，因此该设备极易产生故障问题，拆卸及维护工作也存在 较大的难度，因此无法达到较好的除尘效果，不能实现巷道 掘进降尘的需求。如晋煤集团寺河矿应用的EBZ-220型综掘 机在实际应用中就出现过上述情况。 晋煤集团寺河矿东井区南辅运/胶带巷位于沟东村以北， 常店村以西，枣树腰村以东。地面标高650720 m，工作 面标高330428 m，盖山厚度292～320 m。东为6302 措施一巷、二巷（已掘） ，南无采面和巷道布置，北为63021 巷（未掘） ，西无巷道和采面布置。东井区南辅运/胶带巷施 工工程量为 3 866 m，巷道设计断面规格 5.0 m4.0 m （宽 高） ，连采二队采用EBZ-220型综掘机破岩过断层，在掘进 过程中工作面会出现浓度较高的粉尘，为了使作业面的粉 尘量持续减少，此时可以利用内、外喷雾设备来开展减尘 及降尘的工作，但是因外喷雾装置处于截割部中，其喷雾 断面较小、淋水量较大，极易发生运行故障，导致设备无 法取得较好的降尘效果，通过对掘进前期进行分析可知， 外喷雾设备在实施降尘作业之后，掘进区域依旧存在较高 的粉尘浓度，其能见度将会低于10 m，对掘进工作的稳定 性造成较大的影响。基于此，为了这一技术问题得到有效 的处理，连采二队通过进行研究，设计出了一种自动旋转 除尘装置[1]。 1 除尘装置构成和原理 1.1 装置结构 自动旋转泡沫除尘设备的构成部分主要有电控液阀、联 锁开关、高压螺旋喷头等，如图1所示。 图1泡沫除尘装置结构示意图 92 粉尘浓度监测系统的构成主要有粉尘浓度传感器、监控 分站等，该传感器安装于截割部的上端，其作用主要是监测 作业面的粉尘浓度，动作保护值设定为30～60 mg/m3。 PLC 控制器可以与粉尘浓度检测体系、联锁开关相连 接，其作用主要是收集与处理监测系统所监测的粉尘浓度数 据，同时向联锁开关下发相应的指令。 联锁开关主要与电控液阀及掘进机的开关相连接，其作 用在于使电控液阀可以得到充足的电能，联锁开关在掘进机 运行的过程中会接通电源；电控液阀可以与静压水管及泡沫 生产器相连接，当电控液阀通电之后，其阀门会自动开启， 由此来供给静压水[2]。 泡沫生产器的构成主要有水管、主机等，在主机中添加 四氟乙烯化学物，该物质遇到水分之后可以利用生产器来产 生较高浓度的泡沫，之后在压风的作用下利用高压螺旋喷头 喷洒出来。该喷头总共有3个，其主要安装于截割部的上端， 各个喷头保持1.2 m的距离。 1.2 运行原理 在作业过程中，当粉尘的浓度大于一定的数值之后，传 感设备将会把相应的数据信息传送到监控站，在经过相应的 转换之后，该数据电信号传输到PLC控制器[3]。当数据信息传 输到 PLC 控制器之后，该控制器可以对信号进行相应的处 理，并向联锁开关下达“启动”的指令，从而使电控液阀可 以及时连通电源。电控液阀在接通电源之后，静压水管的阀 门将会自动开启，同时可以为泡沫的生产容器提供水源，在 设备及静压水的控制下，该生产容器将会形成较多的泡沫， 并利用相应的喷头喷洒出来，以取得较好的除尘效果。当截 割部的粉尘浓度处于30～60 mg/m3时，工作中形成的各个数 据将会利用传感设备传输到监控中心，并进行相应的处理， 以电信号的形式传送到PLC中，当控制器接收到信号之后， 就会向联锁开关传输“关闭”的指令，此时电控液阀将会出 现断电问题，除尘工作自动停止[4]。 2优势分析及应用效果 2.1 优势分析 （1）不需要较高的成本。该设备的配置较为简单，操作 及维护工作较为简便，并且一整套设备仅仅只需要1万多元， 远远低于其他设备的成本。 （2）具有较高的使用价值。该设备不仅可以应用在矿井 掘进面，而且可以应用于化工、隧道等领域内，其适用范围 较广，使用价值较高，在各个领域都取得了广泛应用[5]。 （3） 具有较高的自动化水平。与一般的除尘设备相比， 该设备所发挥的控制作用主要是利用PLC来实现，基于作业 面粉尘的不同浓度来自动实现启动与关闭，不需要安排人员 值班，这就极大节约了人力成本、降低了工人的作业量[6]。 （4） 具备较高的标准化水平。与普通的喷雾设备相对 比，该设备主要是运用泡沫来实现除尘的目的，可以极大改 善一般喷雾装置存在较大积水量的问题，促使工作面开展的 掘进工作具备较高的标准化水平。 （5）具备较好的除尘效果。传统装置大多是利用高压水 雾的吸附作用来实现除尘目的，由于受到多种因素的影响， 这些传统设备无法取得较好的除尘效果；而泡沫除尘设备则 是利用化学泡沫来吸附粉尘，这种颗粒具有较多的优势，如 较强的吸附性、较大的粒径等等，可以与粉尘颗粒根据一定 的比例来进行吸尘，具备较好的除尘效果[7]。 2.2 应用效果分析 寺河矿东井区南辅运/胶带巷在掘进到相应的距离之后， 连采二队对其所使用掘进机的外喷雾装置进行了改良，并增 加了自动旋转泡沫除尘设备，经过7个月的应用发现，该设备 不仅极大地增强除尘工作的自动化程度[8]，降低静压水的流失 量，而且可以提升该设备的除尘效果，确保掘进过程中粉尘 浓度始终小于34 mg/m3，增加可见度。 3 结束语 煤矿掘进机自动旋转泡沫除尘装置具有较好的除尘效 果，通过在掘进机上应用该装置，不仅可减少人工除尘作业 量，降低人工作业成本，而且可显著降低掘进机掘进作业中 产生的粉尘浓度，大幅降低工作面粉尘浓度，更好地保障矿 井安全生产。经实际应用验证，此装置值得后期推广与应用。 参考文献 [1] 郭宏伟,葛仕福.离心除尘风机的试验研究[J].流体机械,2012 034-5. [2] 王富强.EBZ260掘进机机载除尘系统测试分析[J].煤炭工程, 20170630-33. [3] 郑涛,汪引红. 除尘风机的节能应用[J].工业安全与环保,2018 1220-21. [4] 马骁,张琦,白若男,等.除尘风机用折流板除雾器的数值模拟 及应用[J].煤矿安全,20171151-53. [5] 赵仁政,张运海,黄国华.综掘机自动除尘装置的设计与应用 [J].山东煤炭科技,20123232-234. [6] 高潇男.掘进巷道自动旋转防尘水幕设计与应用[J].江西煤炭 科技,20170133-35. [7] 李刚,赵树华,杜现海.掘进工作面粉尘在线监测与自动除尘 系统研究应用[J].山东煤炭科技,20170688-90. [8] 王晓东.掘进机机载除尘风机的改进[J].机械管理开发,2018 1077-79. 作者简介赵雷涛 （1989-） ，男，大学本科，助理工程师， 研究领域为矿山机电。 （编辑 王智圣） 赵雷涛煤矿掘进机自动旋转泡沫除尘装置的设计 93