李永东

（山西西山煤电股份有限公司西曲矿，山西 古交 030200）

煤矿机械化程度的提高增加了粉尘的产生量，严重影响矿井的安全生产和职工的健康安全，必须加强粉尘治理，在采掘机上安装降尘装置来最大限度地降低粉尘的含量。本文主要是对西曲矿采掘机的喷雾降尘装置进行了相应的改进设计，提高其降尘效果。

1 传统的喷雾降尘装置改进的原因

在西曲矿采掘机上安装的喷雾降尘装置，实践应用过程当中发现其降尘效果不佳，无法达到预期设计的要求：（1）喷雾降尘效果达不到降尘及溶解有毒有害气体的要求；（2）喷雾喷射距离近，形成的水幕范围小，降尘效果差，而且不能根据需要进行调节；（3）传统喷雾喷头堵塞现象严重，清洗和维护工作过于麻烦；（4）喷雾压力低，雾化形成的小水珠获得的动能小，不能有效捕尘；（5）雾化效果差，工人为了避免淋湿衣服需要频繁地开启阀门，使粉尘治理工作存在漏洞，达不到应有的效果。所以需要对传统的喷雾降尘装置进行改进设计，从而提高降尘效率。

2 喷雾降尘装置的改进方案

2.1 喷雾降尘装置改进原理及方案分析

根据喷雾降尘装置的应用实际，适应不同巷道的断面情况要求，设计的气水喷雾器由3个喷嘴组合而成，喷雾方向可以根据实际需要进行调节。喷嘴内部采用特殊的气水混合雾化结构，通过调节气水比，使每个喷嘴的雾粒粒度分布可以根据尘源点的粉尘粒度分布情况进行调节，从而达到最佳降尘效果。

本喷雾系统雾化喷嘴包括喷嘴体、喷嘴芯体和压盖。喷嘴芯体是圆形，与喷嘴体内孔是间隙配合。压盖中心设有进水孔与进风孔，喷嘴体前端面设有喷嘴喷口，喷嘴口呈月牙形状，如图1所示。

高压水流（不小于0.3MPa）通过进水管进入Φ10mm的喷嘴芯体内，高压风流（不小于0.3MPa）通过进风管进入Φ10mm的喷雾主体管内，高压风流与高压水流混合，水在高压下进行雾化，生成的雾体粒度大约为100～150μm，并具备极大的能量，在高压下形成高速雾气从喷头喷出。改进后其主要技术参数为：适用水压≥0.3MPa；适用气压≥0.3MPa；单喷嘴通水量6L/min；接口尺寸Φ10mm；外形尺寸180×130mm；质量3.2kg。

图1 单个气水喷雾示意图

2.2 割运水电联动闭锁喷洒技术的改造应用

一般采掘机喷雾降尘装置的技术多采用人工手动开停或机械闭锁，容易造成人为操作误差，因此需要对其进行割运水电联动闭锁喷洒技术的改进应用。依靠采掘机开始运转前给控制系统传输出微震动传感器感应信号，该感应信号送入主控机后控制电磁阀工作，使高压远程喷雾头对准采掘机头下不断喷射水雾。如果无水雾喷出，通水传感器将发挥作用将信号传送给主控机，控制启停的按钮使采掘机无法运转，从而实现了喷雾控制采掘机的运转，实现割运水电联动闭锁喷洒的自动控制。

水电联喷闭锁自动控制设备主要由KHCI型微振动触控自动喷雾设备和部分特种传感器组合而成，并且设置了后级脱离开关和与电磁阀并接的球阀供水系统，如图2所示。

图2 采煤机水电联喷闭锁设备外形及引脚示意图

当采掘机开始运转前给控制系统中的微振动传感器感应信号，该信号送入主控机后控制电磁阀工作，使高压远程喷雾头对准采掘机头不断喷射水雾。如果在1min内喷雾头上无水雾喷出，通水传感器将发挥作用将信号传送给主控机，控制采掘机启停按钮使采掘机自动无法运转。具体安装按下列如图3程序。

图3 采掘机水电联喷闭锁接线示意图

从图3中可以看到：（1）将全套控制设备水平挂或放在采掘机便利的空位上；（2）将设备上已接好线路的微震动传感器吸附在采掘机震动较强烈的机壳上并定好引线；（3）将设备壳上的双向位置的后级脱离开关置于闭锁联动位置；（4）将球阀开关置于关闭位置，确保电磁阀自动喷雾；（5）用高压管将电磁阀的出水口与高压远程喷雾喷头连接起来；（6）将通水传感器装到高压远程强雾喷头上，该传感器一定要电缆嘴朝正上方：（7）将停机开关线接到采掘机电源控制系统中。串联在停机开关线路上；（8）将控制设备中的127V电源线接到采掘机电源系统中的127V电源上，如图4所示。

图4 采掘机水电联喷闭锁设备安装示意图

主控设备的保护箱一定要放置在垂直地面的位置以保证后级脱离开关生效，通水传感器安装一定要垂直地面。当电磁阀不能正常工作时，可打开球阀确保喷雾；当设备故障无法使采掘机正常工作时，可将后级脱离开关置于反方向（闭锁关系脱离），确保采掘工作的正常运行。

3 实践应用效果分析

改进后的喷雾降尘装置在西山煤电集团西曲矿的采掘机上进行了安装试运行。从2017年3月至2017年9月已有半年时间，试运行期间喷雾降尘装置工作状态稳定，具有降尘及溶解有毒有害气体的效果，在现场使用时对生产无任何负影响。从节水、节约人工等方面进行考虑计算，每年可节约大量的费用，能产生较好的经济效益。通过降低工矿现场的粉尘浓度，保障了职工身心健康，产生了很好的社会效益。

（1）雾化效果好，当气、水压力调节在一定比例时雾粒半径100～150μm，雾体可以实现整体漂移。

（2）使用水量少，单个喷嘴的用水为6L/min，是普通喷嘴的30%，可以有效节省水源，降低用水成本。

（3）使用压力低，气、水压力在0.3 MPa时，就能达到喷雾效果。

（4）喷嘴没有发生堵塞现象。该喷嘴采用气、水外混合方式，通水口径比普通喷嘴的口径大，同时，喷嘴中的水不会流入通气管路中。

（5）本装置体积小，重量轻，安装方便，水雾大小及喷雾角度可根据现场需要自由调节。

（6）实现了采掘运水电联动闭锁喷洒的自动控制，杜绝了截削过程中人为造成的不可靠行为，使割运喷雾实现联动。

4 结论

改进后的喷雾降尘装置具有较好的降尘及溶解有毒有害气体的效果，特别适应于高产高效矿井防治粉尘的需要，在现场使用时对生产无负影响。割运水电联动闭锁喷洒技术的应用，减少了截削过程中人为造成的不可靠行为，使割运喷雾实现联动，减少了煤尘堆积，净化了工作环境中的风流，提高劳动效率，降低采掘工作面职工职业病的发生几率。