鄒志剛

（大同煤礦集團(tuán)同家梁礦，山西大同 037000）

0 引言

在礦井的開(kāi)采過(guò)程中會(huì)在巷道內(nèi)產(chǎn)生較多的粉塵，粉塵的濃度相當(dāng)高，粉塵中的呼吸性粉塵含量以及濃度也比較高，呼吸性粉塵與總粉塵濃度的比例關(guān)系為：煤塵1∶22.3；巖塵1∶4.6。正是因?yàn)楹粑苑蹓m是導(dǎo)致塵肺病的主要原因，尤其在巖塵的危害性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤塵的危害性，所以在巖巷掘金的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生更多的危害[1]。當(dāng)前針對(duì)粉塵進(jìn)行凈化的手段主要是采用較為普遍的濕式除塵凈化法進(jìn)行粉塵的凈化處理。尤其在粉塵濃度高于1 000 mg/m3的情況下，會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)高于國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的總粉塵以及呼吸性粉塵排放濃度。同時(shí)因?yàn)闈袷匠龎m設(shè)備的使用過(guò)程中會(huì)使用到相當(dāng)數(shù)量的水，同時(shí)這些水資源的排放會(huì)嚴(yán)重影響到施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，加劇礦井巷道內(nèi)部交通狀況，影響整個(gè)礦井開(kāi)采的施工進(jìn)程，尤其在巷道內(nèi)部坡度較大的情況下很可能造成巷道內(nèi)部交通的嚴(yán)重癱瘓，甚至導(dǎo)致巷道內(nèi)的事故發(fā)生[2]。

在所有的濕式除塵設(shè)備中以袋式除塵設(shè)備使用較為普遍，這一種除塵設(shè)備相對(duì)來(lái)說(shuō)除塵效果較好，可以針對(duì)各種細(xì)小微粒的粉塵進(jìn)行收集，這種除塵設(shè)備是應(yīng)用較為普遍的干式除塵設(shè)備，進(jìn)而發(fā)展成為粉塵控制以及國(guó)內(nèi)大氣控制的主要運(yùn)用設(shè)備。在地面的工業(yè)開(kāi)采過(guò)程中為了更好地進(jìn)行粉塵控制需要使用干式的先進(jìn)除塵設(shè)備，在煤礦的開(kāi)采過(guò)程中也需要廣泛的使用這一類(lèi)設(shè)備，因此需要針對(duì)礦井的開(kāi)采環(huán)境進(jìn)行針對(duì)性的完善，進(jìn)行干式除塵設(shè)備的集成化以及自動(dòng)化改進(jìn)方面的研究，實(shí)現(xiàn)除塵效率的盡可能增加，同時(shí)實(shí)現(xiàn)操作人員的方便簡(jiǎn)單化操作，這方面的研究同時(shí)還能較少設(shè)備維護(hù)操作的工作量[3]。

1 緊湊型自動(dòng)化煤礦用干式除塵器

（1）針對(duì)干式除塵設(shè)備的濾布進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高濾布的過(guò)濾效果：通過(guò)改進(jìn)其中的有效過(guò)濾面積S，進(jìn)而在除塵風(fēng)量沒(méi)有太大變化的情況下盡可能降低除塵器自身的體積。

除塵設(shè)備中濾袋是除塵設(shè)備的關(guān)鍵組件，同時(shí)保證除塵器濾袋過(guò)濾性能不發(fā)生較大變化的情況下，需要除塵設(shè)備處理量增大就需要適當(dāng)?shù)脑黾訛V袋數(shù)量，于是除塵設(shè)備自身的外部整體體積增大。在除塵設(shè)備自身除塵風(fēng)量不變的前提下盡可能減少設(shè)備的體積，做到有效集成化設(shè)計(jì)，與此同時(shí)進(jìn)行除塵風(fēng)網(wǎng)濾布的設(shè)計(jì)，做到過(guò)濾風(fēng)速以及過(guò)濾面積的有效控制[4]。

在德國(guó)CFT公司研究開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)關(guān)于高風(fēng)量處理的褶皺型過(guò)濾布之后，實(shí)驗(yàn)表明此種過(guò)濾布能夠有效提高濾網(wǎng)自身的過(guò)濾風(fēng)速，在某種程度上降低了濾網(wǎng)自身的壽命，同時(shí)降低了濾網(wǎng)的過(guò)濾效果，但從整體角度進(jìn)行分析，新型濾網(wǎng)的使用大大提高了過(guò)濾的風(fēng)速，使其提高了30%以上；對(duì)濾布的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用新型的褶皺設(shè)計(jì)能有效提高濾布自身的有效面積。使用這種濾布設(shè)計(jì)的礦用除塵設(shè)備以及德國(guó)CFT開(kāi)發(fā)的干式除塵器在面積以及除塵風(fēng)量均相等的情況下，相比于之前的長(zhǎng)度少了大約23%。

（2）在對(duì)礦井內(nèi)部巷道使用的濾袋進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要考慮到其中的空間面積，使用濾布框以及旁插結(jié)構(gòu)更加便利了維修工作人員的維護(hù)以及檢修。因?yàn)闉V網(wǎng)的更換過(guò)程中需要在較大的空間范圍內(nèi)進(jìn)行，但是因?yàn)榈V井自身的寬度以及高度有限，不能一味地增加，因此為了內(nèi)部行人以及物料運(yùn)輸?shù)男枰?，巷道寬度相?duì)于高度而言稍微較大一些，所以在礦井巷道內(nèi)部為了設(shè)備的使用以及維護(hù)，采用旁插式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目的是在除塵設(shè)備的一側(cè)實(shí)現(xiàn)設(shè)備濾網(wǎng)水平方向的拆裝，這種拆裝方式相比于從除塵設(shè)備上部的拆裝而言，能夠節(jié)省更多的力氣[5]。

（3）濾布連續(xù)性過(guò)濾的過(guò)程通過(guò)連續(xù)式的灰塵氣動(dòng)清洗完成。干式除塵設(shè)備的主要工作環(huán)節(jié)就是濾網(wǎng)的清灰作業(yè)，目的是將一定流量以及壓力的空氣噴到濾布上，這些空氣屬于壓縮空氣，能有效地將濾布上的粉塵快速去除?；覊m的清理存在離線以及在線兩種清理方式。在離線的清理過(guò)程中過(guò)濾工作已經(jīng)停止，所以說(shuō)不會(huì)產(chǎn)生灰塵的二次吸附，這就大大便利了灰塵的有效降落。但是在礦井巷道內(nèi)部灰塵的清理過(guò)程中很容易出現(xiàn)用氣量的不足，清理過(guò)程存在的一些缺點(diǎn)難以有效彌補(bǔ)：礦井內(nèi)部掘進(jìn)工作與灰塵的過(guò)濾過(guò)程是同步進(jìn)行的，在過(guò)濾作業(yè)完成后進(jìn)行清灰作業(yè)需要消耗大量的空氣，于是除塵設(shè)備在清灰過(guò)程中就很難確保相當(dāng)?shù)娘L(fēng)量。為了進(jìn)一步保證清灰工作中的風(fēng)量足夠需要進(jìn)行在線方式的清灰作業(yè)。因此需要在掘進(jìn)機(jī)的工作以及掘進(jìn)工作過(guò)程中采用連續(xù)方式的清灰作業(yè)大大減少了工作人員的工作量。為了更好地確保煤礦開(kāi)采過(guò)程中的安全性需求，使用氣動(dòng)方式進(jìn)行清灰作業(yè)，同時(shí)使用壓縮空氣為動(dòng)力源進(jìn)行清灰作業(yè)[6]。

儲(chǔ)氣罐、脈沖閥、脈沖控制儀以及減壓過(guò)濾裝置等構(gòu)成了連續(xù)在線式的氣動(dòng)清灰系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作原理如圖1所示，在除塵器正常工作狀態(tài)下，通過(guò)減壓裝置將壓縮空氣收集，然后空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾裝置后進(jìn)而到除塵器的儲(chǔ)氣罐中，同時(shí)在控制儀器不產(chǎn)生信號(hào)時(shí)就會(huì)關(guān)閉脈沖閥；在控制儀器輸出一定的信號(hào)到控制閥后就會(huì)接著進(jìn)行控制閥的操作，實(shí)現(xiàn)控制閥外氣體的卸壓，進(jìn)而導(dǎo)致壓力的急劇下降，壓力膜片兩端產(chǎn)生一定的壓力差，同時(shí)按照一定的順序開(kāi)啟脈沖閥，壓縮空氣就會(huì)在此時(shí)經(jīng)過(guò)脈沖閥與吹管?chē)姵觯瑫r(shí)在誘導(dǎo)器的作用下，高速?lài)姵龅臍怏w會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)?shù)男Ч等霝V袋，進(jìn)而在濾袋內(nèi)產(chǎn)生瞬間的正壓效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連續(xù)式的自動(dòng)清灰操作。

圖1 氣動(dòng)在線連續(xù)清灰系統(tǒng)原理圖

國(guó)內(nèi)礦井巷道生產(chǎn)需要進(jìn)行噴吹操作，而噴吹壓力需要達(dá)到0.45 MPa。與此同時(shí)還需要針對(duì)開(kāi)采過(guò)程中的粉塵性質(zhì)，采用控制儀進(jìn)行噴吹周期以及時(shí)長(zhǎng)控制。當(dāng)其中的粉塵濃度較大以及粉塵顆粒較小、粉塵粘附性較強(qiáng)的情況下，可以選用較小的噴吹周期以及較長(zhǎng)的噴吹時(shí)長(zhǎng)；當(dāng)其中的粉塵濃度較低以及粉塵顆粒較大、環(huán)境相對(duì)較干的情況下，可以適當(dāng)?shù)倪x用較長(zhǎng)的周期以及較短的噴吹時(shí)長(zhǎng)[7]。

（4）采用排灰裝置實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)定點(diǎn)排灰的連續(xù)操作。

在刮板輸送機(jī)上安裝排灰裝置進(jìn)行連續(xù)性的排灰操作，該排灰結(jié)構(gòu)如圖2所示，該裝置的高度相對(duì)較小，于是就能很好的使用到較高的煤礦開(kāi)采巷道內(nèi)部。裝置的工作過(guò)程如下所述：通過(guò)電機(jī)進(jìn)行輸送鏈的驅(qū)動(dòng)，然后粉塵就會(huì)沉降到運(yùn)輸槽內(nèi)，進(jìn)而將粉塵輸送到尾端輸送機(jī)，通過(guò)尾部的輸送桿以及集塵袋進(jìn)行粉塵的收集。當(dāng)集塵袋中的粉塵收集到一定的程度后更換新的集塵袋，然后進(jìn)行粉塵的集中處理，這樣的工作過(guò)程很好的實(shí)現(xiàn)了粉塵的定點(diǎn)收集過(guò)程，同時(shí)還不會(huì)產(chǎn)生二次的粉塵污染。

圖2 刮板輸送機(jī)排灰裝置

集塵袋上方同時(shí)安裝卸灰閥門(mén)，正常工作情況下卸灰閥處于開(kāi)啟狀態(tài)，通過(guò)除塵器的過(guò)濾以及粉塵的持續(xù)性清洗，更多的灰塵源源不斷地匯集到集塵袋中。當(dāng)工作一段時(shí)間后就需要及時(shí)更換集塵袋，更換集塵袋的過(guò)程中首先關(guān)閉卸灰閥，之后換掉原有的集塵袋，然后旋轉(zhuǎn)卸灰閥開(kāi)啟。同時(shí)需求確保設(shè)備的工作過(guò)程中除塵器具備相當(dāng)?shù)拿芊庑裕_保外部空氣不會(huì)進(jìn)入除塵器對(duì)正常的過(guò)濾工作產(chǎn)生干擾。

2 應(yīng)用情況

2.1 巷道基本條件

在某個(gè)礦井開(kāi)采巷道中巷道的寬度為5.6 m，巷道的高度為4.8 m，巷道截面積為22 m2。礦井的開(kāi)采過(guò)程中使用掘進(jìn)式的操作方式進(jìn)行巷道巖石的開(kāi)采工作。巷道內(nèi)部巖石主要由泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖以及砂質(zhì)泥巖等構(gòu)成[8]。

2.2 除塵效果

除塵工作的過(guò)程中先后進(jìn)行了5次的巷道內(nèi)部粉塵效果測(cè)定，得出的測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 除塵效果測(cè)定

粉塵通過(guò)除塵器出口以及總塵處理后能夠?qū)崿F(xiàn)將近99%的除塵效率，除塵器位置的除塵效率相對(duì)較低，這就是除塵風(fēng)量不足導(dǎo)致的，同時(shí)還會(huì)造成礦井開(kāi)采過(guò)程中的粉塵不會(huì)完全進(jìn)入除塵設(shè)備中，于是相當(dāng)?shù)姆蹓m不能及時(shí)進(jìn)入到吸塵器中，然后產(chǎn)生了擴(kuò)散的問(wèn)題，接著在除塵器負(fù)壓以及風(fēng)筒的附壁作用下，粉塵進(jìn)一步擴(kuò)散到道內(nèi)部，然后回折流回除塵器中。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）通過(guò)設(shè)計(jì)的褶皺結(jié)構(gòu)以及過(guò)濾風(fēng)速的提高兩種手段，進(jìn)一步降低了干式除塵設(shè)備的體積；

（2）采用線性粉塵清理設(shè)備以及技術(shù)很好地實(shí)現(xiàn)了過(guò)濾工作與自動(dòng)清灰的同步進(jìn)行，這樣就大大減少維修人員的實(shí)際工作量；

（3）在煤礦巷道內(nèi)部有效利用了空間，使用刮板輸送機(jī)的特定結(jié)構(gòu)進(jìn)行排灰的自動(dòng)進(jìn)行，同時(shí)還能很好地避免二次污染。