馬騰 李學(xué)軍

(內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤礦業(yè)分公司 內(nèi)蒙古包頭 014080)

露天礦山開采第一道工序是穿孔作業(yè)，設(shè)備在運行過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，牙輪鉆機(jī)采用的除塵方式為孔底濕式降塵，使用時的降塵效果比較明顯，能夠達(dá)到環(huán)保及設(shè)備運行的要求。由于巖性變化頻繁部位和礦巖比重較大區(qū)域作業(yè)，在降塵水量的控制上存在一定難度，水量增大使巖渣形成稀泥狀噴出，降低水量會產(chǎn)生較大的揚塵，還會使混入水分的巖渣增加本身的重量，極易導(dǎo)致巖渣的反復(fù)回落造成二次研磨破碎，加大了對鉆具的磨損，設(shè)備故障和穿孔效率受到一定的影響。

1 孔口降塵分析

1.1 延長鉆頭的使用壽命

采用孔口二次降塵的方式最大限度防止了粉塵的飛揚，減少水和巖渣混合后對鉆頭的研磨，改善鉆頭牙輪與牙爪之間的巖渣堆積對鉆頭軸承的影響，使鉆頭能夠充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。避免巖性復(fù)雜地域作業(yè)排渣困難，巖渣沒有及時排出鉆頭對巖渣的二次破碎，導(dǎo)致鉆頭的早期磨損，對施加在鉆頭上的壓力、轉(zhuǎn)速、扭矩和風(fēng)量能得到更好的發(fā)揮，同時還能夠防止鉆頭的軸承、牙輪出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。

1.2 提高鉆進(jìn)速度

減少孔底降塵的給水量，能夠避免巖渣與水混合后，巖渣的重量增加，排渣使用的壓縮空氣不能將其全部排出孔外，反復(fù)破碎研磨對鉆進(jìn)速度的影響。鉆具與孔壁的環(huán)形空間也就是說排渣空間的增大，以及孔壁四周黏附巖渣的減少，給排渣所需的壓縮空氣和巖渣的排出提供了可靠的通道，加快了鉆進(jìn)的速度，縮短了穿鑿成孔的時間，提高了設(shè)備作業(yè)的效率。在穿孔作業(yè)中，巖性會隨著穿孔深度的增加發(fā)生變化的，及時有效地采取措施是可以避免出現(xiàn)塌幫夾鉆現(xiàn)象的，鉆進(jìn)速度的提高，取決于人員的操作技能和設(shè)備的技術(shù)性能，人員對巖性變化的掌握程度，以及對影響鉆進(jìn)速度的原因分析和攻關(guān)改進(jìn)。

圖1 安裝部位選擇圖

圖2 噴嘴裝置圖

1.3 降低粉塵飛揚

牙輪鉆機(jī)是利用排渣空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮氣體將孔底的巖渣排出孔外，同時利用輔空的氣體將水加壓后送入管道，降低牙輪在破碎礦巖時產(chǎn)生的粉塵。巖渣在噴出孔口時，在氣體的作用下還有一部分粉塵噴出，對人員、設(shè)備、環(huán)境造成一定的影響，如果加大降塵的給水量，巖渣會以稀泥狀噴出孔外，部分泥狀巖渣會自然流入孔內(nèi)形成巖渣的二次破碎。此時采用孔口降塵的方式解決粉塵飛揚現(xiàn)象是可行的一項措施，需使用擋渣罩配合使用效果更加明顯，粉塵的減少使人員的安全健康得到了改善，設(shè)備故障明顯降低，粉塵對環(huán)境的影響降到最低。

2 孔口降塵的可行性研究

2.1 安裝部位選擇

在不改變原孔底濕式降塵的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，在鉆架平臺下部設(shè)計一套噴淋系統(tǒng)，噴射方向全部朝向鉆具，使帶壓力的水柱通過特殊的噴嘴轉(zhuǎn)變?yōu)樯刃戊F狀形式噴出，在平臺下部的空間內(nèi)，水霧與粉塵進(jìn)行混合，粉塵重量增大跌落在四周，防止粉塵的飛揚。

2.2 氣、水霧化原理介紹

通過水泵或壓縮空氣對水進(jìn)行加壓，當(dāng)水在壓力的作用下，以較高的速度通過管路噴入到噴嘴或低速的氣流中，在噴嘴的內(nèi)部設(shè)置一個金屬片或螺旋體，將帶壓力的水進(jìn)行阻擋，使水柱或水滴進(jìn)一步破碎成小的水滴，通過細(xì)小管口形成的高速氣流，產(chǎn)生的負(fù)壓帶動水流一起噴射到擾流板上，水在高速撞擊下向四周飛濺使水滴變成在壓縮空氣的作用下以霧化狀態(tài)經(jīng)噴口噴出。

圖3 試驗效果圖

2.3 霧化裝置的運行原理

霧化就是通過壓力降液體渙散構(gòu)成霧，而均勻懸浮于空氣中的一種現(xiàn)象。當(dāng)水經(jīng)過噴嘴噴出流經(jīng)噴嘴孔邊時展開成液體層，因為空氣動力的不平穩(wěn)現(xiàn)象，將液體層斷裂變成拉長了的管孔狀的粗細(xì)圓柱體，然后變成液滴，液滴的直徑巨細(xì)取決于液體層的厚度和均勻度，安穩(wěn)的液體和決裂進(jìn)程。其作業(yè)原理是經(jīng)過內(nèi)部壓力將內(nèi)部的液體擠壓進(jìn)噴嘴中，噴嘴內(nèi)部放置一塊葉片，高速活動的液體經(jīng)過葉片的旋流腔構(gòu)成霧，葉片的巨細(xì)厚薄，噴頭的噴孔孔徑，必定要與噴嘴配合，使液體沖擊反彈后構(gòu)成直徑15～60μm左右的霧化顆粒，并經(jīng)過噴嘴出口噴出構(gòu)成噴霧。

3 研究改進(jìn)措施

3.1 噴嘴裝置的設(shè)計制作

使用φ20mm不銹鋼管制作兩個噴嘴裝置，噴嘴加工成鴨嘴型結(jié)構(gòu)，根據(jù)安裝位置決定噴嘴的固定方式和方向，采用焊接或螺紋連接的方式固定在橫管上，在其中的一端或橫管的中部焊接一個軟管接頭，并將其它部位進(jìn)行絲堵焊接便于拆卸清理。制作兩個三通使用耐壓膠管將噴嘴裝置進(jìn)行連接，將另一端通過三通接入壓氣管道，三通的出口連接一個直通式單向閥，接入帶壓力的水。

3.2 噴嘴裝置試驗

當(dāng)帶有一定壓力的水頂開單向閥閥芯時，壓力水進(jìn)入連接單向閥的三通，此時操作壓氣管道控制閥使帶壓力的水通過管路進(jìn)入噴嘴裝置，在噴嘴的內(nèi)部設(shè)置一個擋片對水進(jìn)行阻擋，然后從噴口以霧化和柱流的形式噴出，粉塵與霧化水相遇凝結(jié)在一起跌落起到降塵的目的。

3.3 試驗效果總結(jié)

在修復(fù)了擋渣罩的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次的改進(jìn)和試驗，孔口降塵達(dá)到了一定的目的，但距真正的霧化降塵還有一定的距離，不斷分析存在的缺陷和問題，逐步進(jìn)行改進(jìn)和提高。使孔口排渣的使用情況能夠適應(yīng)季節(jié)的變化，逐步達(dá)到電動控制或智能化控制的水平，改善操作人員的工作環(huán)境，降低粉塵對設(shè)備和環(huán)境的影響。

4 結(jié)語

為充分發(fā)揮牙輪鉆機(jī)在礦山開采中的作用，使人員的安全健康和設(shè)備的運行效率達(dá)到最佳狀態(tài)，最大限度避免粉塵對大氣環(huán)境造成的影響，必須重視牙輪鉆機(jī)的降塵與設(shè)備故障之間的聯(lián)系。從作業(yè)現(xiàn)場的實際出發(fā)，以降低粉塵污染，減少設(shè)備故障，降低生產(chǎn)成本，提高設(shè)備效率為工作重點，切實可行地開展技術(shù)攻關(guān)、技術(shù)改進(jìn)、自主改善等活動，使成果要消化在作業(yè)現(xiàn)場和需要的地方。