采煤机旋转喷雾降尘初探(1).pdf

1 9 9 8 年第 2 期 中’ l l 煤炭 总第9 2 期 一 采 煤 机 旋 转 喷 雾 降 尘 初 探 ， 张 曙灵 焦罹天 葶 j j _柏 0 o 7 } 摘要通过对耳前呆媒机喷雾降尘系统存在问题的分析， 研制出一种旋转喷雾装置， 对谈 装置 的工作机理 、 工作 参教进行 了分析研究， 井通 过井下初 步试 验 ， 证 实了谈 装置 的降生 效果 良好 。 关键词呆媒 机旋转喷雾粉尘降尘 1 煤 矿大功率采煤 机 的应用 ， 大大 提 高 了工 作面 的回采速度 ， 但采煤过程中产生的将 尘也相应增 加 ， 给降尘 工 作带 来 了困难。 目前采 煤 机降 尘 措施 很 多 ， 普遍使用的是喷雾降尘 ． 即在采 煤机机 身上 布置 一 些外 喷雾赜嘴 ， 同时在截 割滚 筒上 布置 一些 内喷 雾喷嘴 ， 实现 内外 喷雾 联合 降尘。但 由于井 下各种 因素的影 响 ， 致使其降尘效果不佳 。为此 。 我们在 分 析研究 的基础 上 ， 采 用外喷 式旋 转喷雾 装置 实现 降 尘 ， 通过现 场初步试验， 证明降尘效果 良好 。 1 采煤机喷雾降尘方法和存在问题 喷雾降尘 实际 上是控 制粉 尘 的扩 散 ， 进 而用水 雾将悬浮的粉 尘捕获 掉的 过程。 因此 要充 分 降尘 ， 首先必须搞 清将尘 的 来源 。采 煤机在 割煤 时 ， 产生 的大量将尘主要来 自 下 几个方面 截割煤体 时， 截 齿刀尖前 面的煤被 压实而 成的 压圃校 ， 当接触应 力 增加到极 限值 时 ， 压圃核被压碎产生将尘 ； 大块 煤采 落后， 紧跟在后面 的截齿截割厚度减小 ， 增加 了产 尘 量 ； 被割下和被滚筒抛出的煤 ． 在其 弹性 恢复 时沿 裂 缝继 续分离成更 小煤块时 产生 粉尘 ； 截齿磨 钝后 ， 各 刃面变成 了弧 面， 与煤碾压和摩擦产生粉尘 ； 采落 的 大块煤落在溜槽 上， 重新扬起的粉尘等。 由此看出 ， 要在割煤时不产 生粉尘 是不可 能 的， 只有对产 生 的 粉尘进行 有效地控{ 6 I 和捕 获 ， 使其不 能任意扩散 ， 才 能达到降尘的根本 目的。 目前多 数采煤机采用 的喷雾 降尘 措施是 内外 喷 雾联合降尘 ， 如图 1 所示 。矿井 地表 水经 辅水管 路 直接进人采 煤机水 分配器 有 的矿井在 管路 中增设 增压泵 ． 经分 配器 分成 4条支 路， 第 l 、 第 2支路 经 左右 截煤 部管路到左右滚筒和挡煤板上 的内外喷雾 喷嘴 ． 第 3 支路 经牵弓 f 部 冷却 器到左 截煤 部 的外喷 雾喷嘴 ， 第 4支路 经电 动机冷 却套 到右截 煤部 外喷 雾喷嘴。 水分配 器 圈 1 最漳筒采煤机内， 卜 喷雾蕞统示童田 通过对采煤 机割煤 时产生粉尘的分折可知其产 尘 区域有 3个 左 滚筒 的截割区域 、 右滚筒 的截割 区 域和采落的煤落于溜槽 时的重 新扬尘 区域 见图 2 。 可减少 2 ～3个工人 。 2 减少音矸 率及 灰分。顺序 放煤 古矸 率降低 0 ． 4 7 ％ ～2 ． 6 6 ％ ， 灰分最多可 降低 6 ． 6 1 ％ ， 且 避免 了 二次见矸现象。 3 资源回收率 高。顺序 放煤 ， 每刀产量最大可 提高 l 3 7 ％。 4 放煤时间 短。顺 序放 煤每班 节约放 煤时间 2 5 7 3 m i n ， 有利 于组织 高产 高效 。 5 放煤安全。 由于减少 了处理放煤 口时间 ， 增 - 加了工人 的安全感 ， 历时 2个多月的 试验 中． 未发生 一 起安全事 故。 总之 ， 单 轮顺序 放煤方法 ， 适 应于 三软” 不稳 定 煤层的赋存特点， 在 1 5 0 1 1 工作面的试验中． 取得了 较为令人满意的效果。在豫 西“ 三软” 不稳定厚煤层 开采 中和全 国相 似条 件的矿井 中 ， 具有较 大的实用 推广价值。 参考文■ 1 于海勇， 吴健 ． 放顶煤 开采理论 与实践 ． 静州 中国矿 韭大学出版社， 1 9 9 2 收 日期 1 9 9 7 - 1 o 3 维普资讯 1 9 9 8 年第2 期 中州煤炭 总第9 2 期 通过对采煤机 喷雾 降尘 系统的分析 和现场 实地 观察 ， 发现存在 下问题。 圈 2 采煤机产坐 区域 I 一左蒗筒产尘 区； 2 一右蒗筒产尘 区； 3 一落煤扬尘 区 1 布置在左右滚 筒和 挡煤板 上的 内外 喷嘴 的 降尘 作用不十分 显著 ， 因为在 采煤机割煤 时 ， 布置在 滚筒 上的喷嘴． 部分或全部埋进煤 中， 使喷 出的射流 不能雾化 ， 甚 至喷 嘴 被堵塞 ； 布置 在挡煤 板 上 的喷 嘴 ． 由于截齿割下的煤堆积在滚筒和挡煤板 中间． 也 不能很好雾化 。 2 图 1 中 3支路 、 4支路 的喷 嘴， 只起辅 助降尘 作用 ， 因左 右滚 筒之 间的 区域 内设有产尘 源 ， 这些 喷 嘴只对扩散过来的粉尘 起作用 ， 同时起湿 澜煤体 作 用。 3 所采用 的喷嘴均为喷雾喷 嘴． 由于水射流 在 喷出后 的很 短距离上就雾 化成 水雾 ， 加上采 面风 流 的作用 ， 使水雾随风飘移 ， 不能充分到达产尘 区。 4 喷 嘴前水压低 ， 使喷射距离 近 ， 雾化效果 差。 经现场宴测 ， 其 水压为 0 5 0 ． 7 M P a ， 而喷雾 实际需 用水压为 l 一2M P a 。 由于上述问题 的影 响 ， 使 目前 喷雾 降尘系统 的 降尘效果不佳 ， 为此我们研制 了一种旋转喷雾装 置。 2 旋转喷雾装置的工作原理 旋转喷雾 装置其 结构 如图 3所示 ， 它由喷嘴 、 弯 曲的喷杆 、 旋转 密封和供 水管等组 成。旋转 密封 的 外壳与供 水管相连接 ， 且 固定在采煤机 的某个部位 ； 4 旋转密封的旋转轴 与 4个 弯曲的 喷杆相 连， 且 与旋 转轴对称布置 ， 喷嘴 固定在喷杆上 ， 喷嘴 的喷射方 向 不仅与沿旋转 轴线 的对 称平面 成一 夹角 其 的 大小可 以调整 ． 而且还 与其轴线成一 夹角 口 。喷 嘴 距旋转轴 心的距离 为 。 当喷 嘴工 作时 ． 水射流对 喷嘴有一 反作用 力 F， 其大小 与水压 及喷 嘴直径有 关。力 F在 圆周 切线方 向 上 的分 力 为 F s i n ， 则形 成 的 力 矩 为F R s i n a c o s ，4 十 喷 嘴 力 矩 为 4 F R s i n a c o s 8 。该 力矩 克服 旋转 密封 的摩 擦 阻 力矩 以及喷嘴 、 喷杆所受空气的阻 力矩 ， 使 喷嘴 作高速圆 周旋转运动 ， 即形 成旋 转喷雾 。该 装置 形成的雾 粒 持有 2种运 动． 一是沿喷射方向的运 动 ， 二是沿 圆周 切线方向的运动， 从而使射流 的雾化程度大大提高 ． 形成一封闭的圆锥型水雾罩 ， 笼罩 在尘源的周围 ， 有 救地控 制了粉尘 的扩散 ， 井捕 获粉尘 ， 达到降尘 的 目 的。 该 喷雾装置采用 独特 的旋转 密封 ． 可适用 于低 水压 0 ． 5Ⅷ 条件下的降尘 ， 同时该装置采用普 通 水喷嘴 ， 射流的喷射距离 长 ， 可充分 到达产 尘 区， 而 且可根据宴际情况调 整 。角 的大 小 ， 从 而改 变喷 射 距离和雾粒的覆盖面积， 其工作参数为 工作压力 P0 ． 5 ～5 M P a ； 喷嘴直径 d2 r 帅 可 根据单位 耗水量 的要求 进 行调整 喷 嘴数量 N4 ； 夹 角 1 5 3 0 。 3 旋转喷雾装置的初步试验 该旋转喷雾装置在兖州矿务局 东滩煤矿进 行 了 现场初步试验 。试验 时对 采煤机的原有喷雾 系统进 行 了改造 ， 只保 留经 电动机冷却套的 1支路外喷雾 ， 其余内外 喷雾 全部不用 ， 而采用 3组 旋转喷雾 装置 ． 且喷射方 向分别 对准左右滚筒和采落煤造成的重新 扬尘 区 ， 宴际工 作水压 为 0 ． 8 M P a ， 试验 表 明效 果 良 好 ， 看不到粉尘的扩散。 该装置不 仅适 用于采煤 机 降尘 ， 还 可用于 放顶 煤 支架 的溜煤 口降尘及架问喷雾降尘等场合。⑦ 参考文献 1 方慎杠煤矿机械椽州 中国矿业太学出版社， l 蚺6 2 崔谟慎高压水射流拄术 ． 北京 煤炭工业出版社 ． 1 9 9 3 3 赵全福 ． 矿井粉尘防治 ． 北京 煤炭工业 出版社 ． 1 9 9 2 供槽 一 喷嘴 ； 2 一喷杆 ； ， 一旋转密封 ； 4 一供l水首 维普资讯