羅鵬飛

(西山登福康煤業(yè)有限公司， 山西 臨汾 042403)

0 引言

西山登福康煤業(yè)公司可采煤層為2#、3#、5#、6#、9#煤層，各煤層經(jīng)鑒定均具有煤塵爆炸性。為進(jìn)一步降低粉塵污染，經(jīng)反復(fù)分析研究，決定研制一款折疊式全斷面捕塵裝置，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，該捕塵裝置使用便捷,既節(jié)約了材料的投入，又提高了設(shè)施利用率。

1 傳統(tǒng)捕塵網(wǎng)存在的問題

現(xiàn)階段煤礦在采掘工作面粉塵防治上采用在回風(fēng)巷距工作面30～50 m處安設(shè)兩道捕塵網(wǎng)和凈化水幕，捕塵網(wǎng)配合凈化水幕使用，凈化水幕安設(shè)在捕塵網(wǎng)上風(fēng)側(cè)1 m處，其捕塵網(wǎng)和凈化水幕隨著工作面的推進(jìn)而跟進(jìn)。由于粉塵分為親水性粉塵和疏水性粉塵，親水性粉塵容易吸附水分浸潤凝聚而下降，疏水性粉塵浸潤性差而通過凈化水幕，碰撞到捕塵網(wǎng)降低漂流速度，從而黏附在捕塵網(wǎng)上。凈化水幕不斷地沖刷捕塵網(wǎng)上黏附的粉塵，使其降到地面，起到全面降塵的效果。

由于使用的捕塵網(wǎng)都是整體平面式的，均由一個(gè)框架和鐵紗網(wǎng)構(gòu)成，其體積大、質(zhì)量大，安裝不便，挪移費(fèi)時(shí)費(fèi)力，遇到不規(guī)則巷道就不能使用了。為了滿足不同尺寸的巷道，曾開發(fā)了組合式捕塵網(wǎng)，它是由固定尺寸的小框架捕塵網(wǎng)通過螺絲緊固組合而成，根據(jù)巷道尺寸換用小框架。這種捕塵網(wǎng)拆開后體積小，運(yùn)輸方便，安裝便捷，缺點(diǎn)是材料使用多，成本大。還有設(shè)計(jì)卷簾式捕塵網(wǎng)，即有人通過時(shí)將捕塵網(wǎng)卷起來，當(dāng)人通過后放下捕塵網(wǎng)。這種捕塵網(wǎng)固定不牢靠，又不能做到巷道斷面全覆蓋，安裝挪移也不便利。為此，經(jīng)反復(fù)分析研究，決定研制一款拼疊式全斷面捕塵裝置。

2 折疊式全斷面捕塵網(wǎng)的工作原理

捕塵網(wǎng)捕集粉塵的形式主要有粘附、攔截、慣性、擴(kuò)散、靜電等，在捕塵網(wǎng)法線與粉塵運(yùn)動(dòng)方向平行時(shí)，捕塵網(wǎng)的攔截面積是捕塵網(wǎng)所在巷道的橫截面積，即SH=SB；在捕塵網(wǎng)法線與粉塵運(yùn)動(dòng)方向成一定角度α?xí)r，捕塵網(wǎng)的攔截面積SB=SH/cosα，捕塵網(wǎng)的攔截面積將大于巷道橫截面積，捕塵網(wǎng)的經(jīng)緯線數(shù)量增加，捕塵網(wǎng)黏附和攔截粉塵粒子的能力提高，當(dāng)粉塵粒子質(zhì)量較大或速度較大時(shí)， 灰塵粒子在氣流中做慣性運(yùn)動(dòng)，粉塵因慣性來不及繞過捕塵網(wǎng)經(jīng)緯線的難度增大，從而直接撞到捕塵網(wǎng)表面而沉積下來的能力提高。

3 折疊式捕塵裝置的設(shè)計(jì)

3.1 主要結(jié)構(gòu)

為了使巷道全斷面覆蓋和使用方便，設(shè)計(jì)制作了折疊式捕塵裝置，它由折疊式骨架、不銹鋼金屬網(wǎng)、行人門等組成。

1) 折疊式骨架由30 mm角鐵、4分鋼管轉(zhuǎn)軸和M14螺絲組成，M14螺絲六角頭同軸向焊接在鋼管兩端，轉(zhuǎn)軸共加工12個(gè)；角鐵加工成L型，兩端鉆φ16孔，共加工28個(gè)。鋼管兩端穿入角鐵孔后螺母兩端固定，并留有一定空隙，使扁鐵能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，采用25 mm扁鐵壓條將不銹鋼網(wǎng)固定在骨架角鐵上。

2) 金屬網(wǎng)選用7～12目的不銹鋼金屬網(wǎng)，其目數(shù)就是孔數(shù)，即每平方英寸上的孔數(shù)目,目數(shù)越大，孔徑越小。一般來說，目數(shù)×孔徑(微米數(shù))=15 000。目數(shù)太大，會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)阻力增大，目數(shù)太小，捕捉粉塵能力則會(huì)減小。各加工件如圖1所示。若捕塵網(wǎng)有帶式輸送機(jī)穿過，可在穿輸送帶架的地方設(shè)置輸送帶孔，將其輸送帶口處的轉(zhuǎn)軸加工成所需尺寸，連接此轉(zhuǎn)軸的角鐵一端焊接6分鋼管，6分鋼管長度為皮帶口高度，6分鋼管穿在4分轉(zhuǎn)軸上，既可定位又能轉(zhuǎn)動(dòng)。

3) 行人門采用對(duì)開式，為方便人員通過捕塵網(wǎng)可設(shè)置兩扇門，每扇門框架用30角鐵焊接，門軸處使用6分鋼管，其長度為1 800 mm，6分鋼管套在4分轉(zhuǎn)軸上，使其轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。門的寬度為560 mm，門要嵌在折疊網(wǎng)內(nèi)。一扇門上安裝2個(gè)強(qiáng)力磁鐵，它可以吸住另一扇門，使門關(guān)嚴(yán)。每個(gè)捕塵網(wǎng)共加工兩扇門。組裝后效果圖如圖2所示。

圖2 折疊式捕塵網(wǎng)

3.2 安設(shè)風(fēng)流凈化水幕

捕塵裝置組裝好后，在其上風(fēng)側(cè)1 m處(工作面迎頭側(cè))安設(shè)一道風(fēng)流凈化水幕。凈化水幕噴頭與水平面成向下的45°夾角，凈化水幕工作時(shí)細(xì)小霧粒在風(fēng)流作用下均勻地灑落在捕塵網(wǎng)上，捕塵網(wǎng)濕潤后可提高捕捉粉塵的能力，同時(shí)捕捉到的粉塵，隨聚集的水珠順著捕塵網(wǎng)由上到下流至地面。

4 改進(jìn)效果分析

由于折疊式捕塵裝置比平面捕塵網(wǎng)的過濾面積增加40%以上，而在捕塵網(wǎng)目數(shù)相同的情況下，不僅捕塵裝置捕捉粉塵的能力增大，又增大了捕塵網(wǎng)的透氣性，從而也減小巷道的通風(fēng)阻力。通過礦用防爆型粉塵采樣儀對(duì)固定式捕塵網(wǎng)和折疊式捕塵裝置的過濾效果進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)見圖3，又通過使用AKFC-92G型個(gè)體粉塵采樣器對(duì)固定式捕塵網(wǎng)和折疊式捕塵網(wǎng)的過濾效果進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)見圖4。通過對(duì)以上數(shù)據(jù)分析，折疊式捕塵網(wǎng)比平面式捕塵網(wǎng)的總塵捕捉能力平均提高了25.5%，呼吸性粉塵的捕捉能力平均提高了43.1%。

圖3 平面式捕塵網(wǎng)和折疊式捕塵網(wǎng)總塵濃度對(duì)比

圖4 平面式捕塵網(wǎng)和折疊式捕塵網(wǎng)呼吸性粉塵對(duì)比

5 結(jié)論

在登福康煤業(yè)使用了折疊式捕塵網(wǎng)后，采掘工作面產(chǎn)生的粉塵得到進(jìn)一步過濾，井下環(huán)境得到很大改善。該捕塵裝置隨工作面的推進(jìn)挪移也更加便捷，適用于不同寬度的巷道，既不需要因巷道尺寸變化而重新加工捕塵網(wǎng)，又節(jié)約了人工和材料投入，提高了設(shè)施利用率。