综掘除尘装置的应用研究

摘要:在对公司的整体防尘工作进行分析的基础上,根据生产情况进行了选点定位,分掘进、开拓两条线进行了现场实验;对湿式除尘装置的操作规范进行了研讨修改,针对具体情况制定了措施,尤其对重点掘进工作面的使用情况进行了比对分析,除尘效率达到80%左右,较使用前有较大提高。积累了防尘工作经验,为下一步工作的开展奠定了基础。

关键词:防尘现状;通风除尘;自激式水浴水膜除尘器;改进探讨

1使用装置前的防尘工作现状

粉尘是煤矿井下主要自然灾害之一,严重影响着矿井的安全生产和工人的身体健康。随着机械化水平的不断提高,矿井粉尘的产生量越来越大,特别是综合机械化掘进工作面的粉尘浓度高达1000～3000mg/m3。

2005年,公司投入资金装备了降移架自动喷雾、放炮自动喷雾、转载点落煤自动喷雾等新技术装置,组织员工搞综合防尘技术攻关项目24项,其中风水喷雾、档尘帘、双向控制净化水幕以及供水管路改造等项目已在全公司所有工作面进行了实施。另外,为了提高降尘效果,我们坚持做好煤体注水工作,对1397、1473、1128、2871东、1378、1475等采煤工作面超前进行煤体注水,使煤层含水量增加了1%以上。

针对综掘工作面煤尘浓度较大的现状,开滦(集团)有限责任公司与北京科技大学合作,于2003年成功研制了综合机械化掘进工作面通风除尘系统,研发了自激式水浴水膜除尘器,有效降低了工作面空气中粉尘浓度。

2 装置操作

为了使通风除尘系统更好在开滦矿区推广,特制定自激式水浴水膜除尘器的如下操作规范。

本除尘装置主要采用抽出式对旋风机2×5.5KW, 其风量为:140～200m3/min,风压为400～2600Pa。由于掘进工作面迎头瓦斯浓度超过1.0%,会对除尘装置断电,所以抽出式对旋风机2×5.5KW能够排出的瓦斯涌出量为1.1～2.0m3/min。当掘进工作面的瓦斯涌出量大于2.0m3/min时,不能采用除尘装置。瓦斯喷出区域或煤与瓦斯(二氧化碳)突出煤层的掘进通风方式不得采用除尘装置。

该除尘装置主要与掘进工作面通风系统配合使用,通风除尘系统采用长压短抽通风方法,工作面风量由压入式局部通风机供给,一部分风量进入抽入式除尘装置,使工作面风流中高浓度的粉尘全部抽入除尘装置进行清除,除尘后的净化风流由除尘装置排到巷道。另一部分风量要保证压入式风筒口至除尘装置间的巷道最低风速0.15m/s。

压入式风机吊挂在距回风巷道不小于10m处,风筒采用Ф600 ×10000mm柔性风筒,风筒吊挂在巷道非行人侧。

抽出式风机和风筒吊挂在巷道行人侧(随掘随倒),风筒采用Ф600×5000mm钢性风筒。

压入式风机柔性风筒接到距迎头不大于10m处,再把柔性风筒在距工作面20-30m处断开,一般情况下掘进过程中压入式风筒出风口距工作面的距离应在14m左右。

抽出式风机距迎头距离为40-100 m,除尘装置吸尘口要接至掘进工作面迎头,距迎头的距离不大于3m为宜。

当除尘装置架设在带式输送机机尾时,为保证转载机的行程,应在输送机机尾后面加一节承载段,将除尘装置架设在最后面的承载段上,用调整手轮调平除尘器,接好水源、注入水达到标准水位方可使用。

压入式风机柔性风筒接到距迎头不大于10m处,再把柔性风筒在距除尘装置出口后面断開,避免处理后的风吹入工作面。除尘装置吸尘口要接至掘进工作面迎头,距迎头的距离不大于3m为宜。

在除尘装置运行前,先用软管把除尘装置水箱中含尘污水放入巷道水沟中,再向水箱注入清水,由水位指示器指示一定的注水量,除尘设备运行一定时间后(约1天)再放污水和注清水各一次,操作比较简单。除尘设备、掘进机和压入式局部风机的供电线路要有风电闭锁装置。具体布置如下图所示。

3应用效果

2006年3月,组织人员在重点掘进、开拓工作面进行了试验应用。这次试验我们选择了两个掘进工作面(1229东运道、1375西运道)和一个开拓工作面(-850东大巷)。1229东运道和1375西运道是我公司的重点掘进工作面,进尺速度快、产尘量较高。-850东大巷是我公司供风距离最长的开拓工作面,目前供风距离已近2300米。为了使自激式水浴水膜除尘风机试验成功,生产技术部、通风区等职能部门派主要人员现场把关。按照操作规范要求,逐项进行试验,反复进行各种参数的测量。取得了良好的应用效果。

3.11229东运道使用新式除尘装置具体方案及效果

1229工作面的粉尘浓度较大,为了保证空气的清新,有效灭尘,在1229运道使用自激式水浴水膜除尘风机。为保证正常使用及达到预期效果,特制定如下安全技术措施:

把原有的瓦斯自动检测报警装置放在自激式水浴水膜除尘风机进风口前0.5-1.0米。当掘进工作面的瓦斯浓度小于1.0%时,自激式水浴水膜除尘系统正常工作。掘进工作面的瓦斯浓度等于或大于1.0%时,瓦斯自动检测报警断电装置切断自激式水浴水膜除尘风机本身电源。

除尘风机与压入风筒交叉段的最低风速要大于0.25m/s。

巷道断面S=13.5m2Qmin=13.5*0.25=3.375m3/s。28kw压入风筒迎头出风量6.5m3/s除尘器的吸风量Qmax=3.7m3/s, 除尘器Q中间断=6.5-3.7=2.8m3/s。通过验算得知在1229运道安装自激式水浴水膜除尘风机方案是可行的。

1229运道掘进工作面压入风筒距迎头的距离不超过5米,当除尘系统工作时压入风筒在距离迎头30-50米处断开,当除尘系统停止工作时须及时恢复压入风筒的通风。自激式水浴水膜除尘风机的抽出风筒吸入口距迎头的距离控制在3米以内。抽出式风车安装在距迎头距离为70m以内。

工作面风量由压入式局部通风机供给,一部分风量进入除尘器,使工作面风流中高浓度的粉尘全部抽入除尘器进行清除。另一部分风量要保证压入式风筒口至除尘器间的巷道最低风速0.25m/s。

抽出式风车安装在皮带纵梁管上,风筒吊挂在巷道顶部正中(随掘随倒)。风筒采用Ф600×5000mm钢性风筒,并备有2节3米的短节。除尘器与除尘风机之间使用双层风筒,除尘器前应该加装除尘耗水收集装置。

在除尘器运行前,先把除尘器水箱中含尘污水放出,并达到最佳水平,视除尘器的工作耗水量补水使水量达到动态平衡。除尘设备运行一定时间后(约1天)再放污水和注清水各一次。

抽出式风车钢性风筒超过70m后,要及时往前倒抽出式风车。

除尘风机必须与压入式局部通风机联动闭锁,当压入式局部通风机停止运转时,除尘风机自动停止运转,压入式局部通风机未启动时,除尘风机闭锁,不能先启动。

现场瓦斯员重点检查工作面迎头100m范围内的瓦斯和通风状况,发现问题及时处理。

每班开工前检查除尘风机的完好情况,杜绝失爆和带病运转。

正常运转后通风区每周至少全面测一次1229巷道内的风量风速,确保巷道内风速符合要求。

抽出风机正常运转后正压风筒离迎头30米处断开,保证正压风筒出口与除尘器间有大于10-15米交叉即可。

指派专人管理除尘风机,并实行挂牌管理。

搬运除尘系统前首先对作业地点做好安全确认,有隐患处理好后方可作业。

搬运使用掘进机牵引,掘进司机要经过培训持证上岗。

牵引时使用4分以上钢丝绳,绳扣用2个以上小卡缆所好,并严格执行验绳制度。

信号使用声光信号或口笛,规定为一停二开三松四慢开五慢松。

机器开动前所有人员躲开绳道及三角区,跟件人员站在件后2米以外观察运输情况,发现滑撬跑偏或件有歪倒等情况及时处理,处理好后方可继续拉件。

需要人力搬運时,作业人员要注意站位,喊齐叫应做好双保,防止出现磕手碰脚事故。吊运时检查好作业地点支护情况,要求使用3吨以上拉子。

除尘系统每隔1-3天倒运一次。

1229风道使用此系统时执行此措施。

其他执行《煤矿安全规程》、《一通三防管理制度》、《1229掘进作业规程》《搬运工作业规程操作》。

按照上述规定,自激式水浴水膜除尘风机在1229运道的应用效果如下表所示:

3.2 1375西运道及-850东大巷应用效果

参考在1229东运道的使用规定,在1375西运道及-850东大巷对自激式水浴水膜除尘风机进行了应用,应用效果如下:

通过自激式水浴水膜除尘风机在以上地点的应用可以看出,新型的除尘设置取得了良好的应用效果,尤其是在掘进机掘进过程中降尘效率相对其它工艺较高,在1229东运道掘进面其降尘效率为80%,而在1375西运道掘进面降尘效率高达88.7%。

4 应用总结

首先在1375运道使用了除尘风机功率为2x5.5kw的除尘装置,考虑到除尘风机及除尘器以及支撑架的重量,安装在皮带机尾架子上须在原来三节机尾架子的基础上再增加两节机尾架子,这样原牵引装置的负载将会大大增加;此外该工作面由于瓦斯涌出量较大,使用的压入式风机正常工作时为28kw、2x15kw两台风机同时工作,另有两台备用。风筒为两条直径800的风筒往迎头供风。基于这两方面的考虑,与厂家商定除尘风机更换为2×11kw的对旋风机,提供配套的支撑架及除尘器,并且把除尘器及除尘风机安装在皮带纵墚杆上。安装在纵墚杆上,除尘器和除尘风机将不能随掘进机的推进而跟进,倒装问题较为突出,被迫又下了两节皮带机尾架子,重新改装了一套除尘器及除尘风机的底托架,而后把除尘器、除尘风机又从纵墚杆上挪移到皮带机尾架子上,跟进问题解决了,但随之而来的问题是:除尘器距离迎头约在24～27米的范围,通过调节正压风筒出口至迎头的距离来保证除尘效果这一工作受到限制;其次,两趟正压风筒到达迎头的实际风量为10.88m3/s,而负压风筒吸入口的实际吸风量为3.32m3/s,不能保证除尘效果;瓦斯的涌出量、压入风量、抽出风量矛盾交织在一起;每班牵引皮带机尾架子前移2～3次,距迎头25米范围内的风筒相应也要调整2～3次,再加上正压风筒的摘除对接,(棚棚子或打锚杆时如不及时停除尘风机,对接正压风筒,将会使迎头温度较高,噪音较大,瓦斯浓度较大,严重影响生产)与生产的矛盾较突出;在使用过程中,掘进机牵引前移时,掘进机行走减速器部分的链轮,两侧的轮齿折断。尽管我们采取了许多措施,现场想了好多办法,除尘效果等方面依然难尽人意。再加上除尘器处理风量与除尘风机的出风量配套问题,使得除尘器的耗水量较大。由于这些问题的困扰,使得我们下决心在瓦斯涌出量较小的1229工作面运道再上一套除尘装置。

1229工作面的基本情况是:巷道断面12m2,为锚网支护形式,压入式风机的功率为22kw,风筒直径为800,供风距离为200米,迎头风量为5.48m3/s。我们遵照除尘装置的使用规范,与我们在前两次积累得经验,我们把除尘器、除尘风机安装在了距迎头约50米的纵墚杆上。由于排除了瓦斯的困扰、压入式风机的出风量与除尘风机的吸风量可以通过正压风筒出口距迎头的距离在较大范围内的调节,保证了除尘效果,并满足了迎头稀释瓦斯、人员呼吸所需风量,正压风筒出口至迎头、正压风筒出口至除尘器之间的风速满足要求,整体效果较好,除了除尘器、除尘风机的前移、除尘器出口出水量较大外几乎克服了1375运道使用过程中所有问题。

前移搬运问题比较突出,前移几乎须用一个检修班的时间,需要7～8个人,随着时间的推移,除尘器、除尘风机部位的皮带纵墚部位的支撑被压扭曲,严重威胁着生产、安全。我们集思广义,设计制作了骑跨在皮带上,落地滑靴式支撑架,该装置前移方便,保证了除尘器距迎头的距离在40米～60米之间;通过加装水收集及变向装置解决了除尘器出口出水大的问题,满足了文明生产的需要。

参考文献

[1]赵栋.矿井综合防尘措施[J].矿业安全与环保,2009,30.

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