王开胜 曹军 刘鑫

摘  要：压气喷雾能有效的解决矿井喷雾水压不足、雾化效果差、喷射距离短、降尘率低的问题，文章通过对压气喷雾装置的结构介绍和原理阐述，与传统的喷雾方法进行对比，总结了压气喷雾的优点，为矿井降尘提供了一种简洁、易操作、用水量少和雾化效果好的方法。

关键词：压气喷雾;水压;雾化;降尘

中图分类号：TD713        文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）09-0100-02

Abstract： Pressurized air spray can effectively solve the problems of insufficient water pressure， poor atomization effect， short injection distance and low dust fall rate. this paper introduces the structure and principle of pressurized air spray device， and compares it with the traditional spray method. The advantages of pressurized gas spray are summarized， and a simple， easy to operate， less water consumption and good atomization effect method are provided for mine dust reduction.

Keywords： pressurized air spray; water pressure; atomization; dust reduction

矿井粉尘是危害矿工健康的主要方式之一，目前采用的矿井降尘方法有：喷雾降尘[1]、煤层提前注水降尘、除尘器降尘[2]、向水中添加润湿剂降尘[3]、雨帘及除尘罩降尘[4]、泡沫降尘[5]、水幕降尘等[6]、超声雾化降尘[7]。喷雾降尘简洁、方便、经济而被广泛采用。但通常的喷雾降尘对特殊区域降尘效果差，尤其是放炮工作面粉尘，起尘点距离喷嘴位置远，通常的喷雾方法喷射距离短，雾化效果差，对小颗粒粉尘降尘率低，无法满足煤矿安全规程中规定的空气中粉尘浓度小于等于10mg/m3及粒径小于5μm的呼吸性粉尘浓度小于等于3.5mg/m3的要求。压气喷雾是向压力水中混入压缩空气的一种喷雾方法，和常规喷雾方法相比较，具有喷射距离远、雾化效果好、耗水量低、水压要求低、除尘率高、装置体积小及便于安装操作的优点。

1 压气喷雾装置结构

调节式放炮远程压气喷雾装置由进水管、进气管、分配器、单向阀和增压腔组成。分配器的功能为将管路中的气体分为两路，平衡增压腔内的压力，使两个增压腔内的增压效果基本一致。增压腔由直径38mm、壁厚4mm、长200mm的内丝钢管作风水混合管腔，内丝为矩形螺纹，螺距2mm，螺纹深3mm，内螺纹每间距5mm螺纹高度降低0.2mm。管腔内装入外径30mm的外丝螺纹，外丝为矩形螺纹，螺距2mm，螺纹深4mm，外螺纹与喷水口的距离可以调节（如图1）。工作步骤为：压力水进入喷雾管腔内，压力风沿管腔内的螺纹与压力水混合，在风压的作用下，水的压力及离散性被急速提高，形成分散式的气雾喷出。该喷雾装置的喷雾射程可达到12m，气雾覆盖宽度可到6m，能有效的对大断面巷道进行气雾覆盖，且雾化效果良好，有效的弥补了原始喷雾压力不足且不能覆盖全断面的问题，降尘率大幅提高。同时可以通过调节外螺纹与喷嘴口的距离来调整喷雾的最佳效果，既到达最远喷射距离又能雾化效果好。

具体操作方法为：进风口连接到进风管路上，两个进水口分别连接到进水管路上，调节增压腔内外螺纹与内螺纹的间隙来调整喷雾的最佳效果即可，占用空间小，操作简单。

2 压气喷雾原理

压气喷雾过程经历了两个阶段，第一个阶段为水气混合初始雾化阶段，这个阶段水在气流的扰动下产生振动

波，随着混合腔内腔径的增加，扰动继续增大，振动的幅度不断加强，致使水流破碎成连续或不连续的各种不规则形态，即水的各种形态与空气交融存在，空气在水中由于表面张力的作用以类似球形存在。向水中压入的空气量越多，气泡越多，水被分开的体积越小（如图2所示）。腔体容积经过多次变化后，气泡被扰流分割的更加细小、分布更加均匀。

第二阶段为最终雾化阶段，在这个阶段气流继续使水破碎，这个阶段水气混合压力突然释放，扰动更加剧烈，第一阶段被气泡分割的水体被破碎形成更小的雾滴。水膜破碎的临界波长？姿可由韦伯公式[1]推导出（如1式）：

3 压气喷雾的优点

矿井巷道内使用最方便的就是水，喷雾降尘被大量使用，通常存在雾化效果差，耗水量大，采用供水管路自然压力喷雾，水压达不到8Mpa，不能满足AQ1020-2006《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》行业标准的要求等缺点。压气喷雾装置解决了水雾化效果差，减少了用水量，避免了巷道内积水，还能对喷雾断面实现全覆盖。

该装置操作简单、雾化效果好、节水，有很好的推广价值。压气喷雾装置的应用有效降低了巷道粉尘密度，还对一些特殊区域有很好的降尘效果，比如爆破期间产生的高浓度粉尘，工作面采煤时产生的高浓度粉尘等。同时该喷雾装置加工制作及安装使用简单、方便，喷雾射程远、覆盖面积广，且气雾效果好，降尘率大幅提高。该喷雾装置有效的替代了掘进工作面爆破期间和采煤工作面必须使用增压泵进行增压的步骤，免去了购置昂贵的防爆型增压泵费用，及现场使用过程中维护费用、设备管理容易出现失爆现象的问题。同时该喷雾装置体积小，维修量小，便于携带、安装与调试，能够大大降低职工作业期间的劳动强度，提高工作效率。

4 结束语

压气喷雾装置将压力水和高压气体混合并由喷嘴喷出，设计新颖，极大的提高了雾化效果，提高了降尘率，装置简单，便于操作，改善了矿井环境，和采用高压降尘装置相比减少了投入，取得了良好的经济效益，为矿井降尘提供了一种简洁、方便、经济、高效的降尘方法。

参考文献：

[1]桂哲.煤矿井下高效喷雾降尘实验研究[D].湖南科技大学，2017：9-10.

[2]马龙.矿井主要除尘设备的改进与应用[J].电机工程技术，2018，47（7）：218-220.

[3]康天慧.保湿抑尘剂在矿井巷道降尘中的应用研究[J].能源技术与管理，2016，41（3）：93-96.

[4]宋振宇，郭金旺.浅析过滤式除尘雨帘及防尘罩技术在矿井防尘中的应用[J].广东科技，2014，12（24）：119-120.

[5]张磊.发泡器在礦井钻孔除尘技术中的应用研究[J].山东煤炭科技，2017，8：115-116，119.

[6]时均坡.矿井封闭式水幕除尘装置的研究与应用[J].山东煤炭科技，2011，5：207.

[7]代君伟.钻孔粉尘超声雾化除尘技术及机理研究[D].中国矿业大学，2008：17-20.