王文杰

(山東里能魯西礦業(yè)有限公司,山東濟(jì)寧 272053)

液壓支架全斷面噴霧裝置的應(yīng)用

王文杰

(山東里能魯西礦業(yè)有限公司,山東濟(jì)寧 272053)

Practice and Application of Full-section Spraying Device of Powered Support

高產(chǎn)高效是綜合機(jī)械化放頂煤開采的最大優(yōu)點(diǎn),但采煤機(jī)割煤和放頂煤都會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵,給安全生產(chǎn)及工人的身體健康造成很大的危害。介紹了 CSP-118/4/10新型全斷面支架噴霧降塵系統(tǒng),能同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)噴霧,將支架工工作地點(diǎn)的粉塵濃度降低 76.9%,極大改善了工作面的工作環(huán)境,為安全生產(chǎn)提供了保障。

液壓支架;全斷面噴霧降塵裝置;綜采工作面;煤塵

1 礦井概況

山東省魯西煤礦位于濟(jì)寧市任城區(qū)二十里鋪鎮(zhèn)內(nèi),擁有井田面積 54.42km2,地質(zhì)儲(chǔ)量 0.19Gt,可采儲(chǔ)量 36.82Mt,可采及局部可采煤層為石炭二迭系山西組 3上,3下,16,17煤層,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 450kt/a,主要生產(chǎn)系統(tǒng)按 600kt/a設(shè)計(jì),服務(wù)年限 58.4a。目前,采用綜合機(jī)械化采煤法開采一采區(qū) 3上和 3下煤層。

2 問題的提出

綜采工作面具有高產(chǎn)、高效等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)煤塵也比較大,不僅采煤機(jī)產(chǎn)塵量大,而且移架放頂煤時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量煤塵,造成粉塵污染嚴(yán)重。

魯西煤礦 3煤煤塵爆炸指數(shù)高達(dá) 38.62%～41.17%,具有強(qiáng)爆炸性。采煤工作面煤塵濃度超標(biāo),不僅惡化空氣環(huán)境、損害工人身體健康,降低能見度,而且增加了工人誤操作和發(fā)生各種工傷事故的幾率,存在煤塵爆炸的危險(xiǎn)性,因此,必須降低煤塵的濃度。

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研,產(chǎn)生煤塵的主要原因是設(shè)備落后,如現(xiàn)有的支架架間噴霧和放煤口噴霧相對(duì)較為落后,不具備移架、放煤同步噴霧功能,而且噴霧效果不理想,不能夠凈化全斷面。

3 液壓支架全斷面噴霧系統(tǒng)組成及工作原理

為了提高綜采工作面架間噴霧和放煤口的噴霧降塵效果,經(jīng)過外出實(shí)地考察,引進(jìn)了 CSP-118/ 4/10型液壓支架全斷面噴霧裝置,在 3下107綜放工作面推廣使用,取得了良好的使用效果。

3.1 全斷面噴霧裝置的結(jié)構(gòu)及組成

CSP-118/4/10型液壓支架全斷面自動(dòng)噴霧裝置 (見圖 1)包括前噴霧 5(噴頭設(shè)置在液壓支架頂梁前部,形成架前噴霧)、后噴霧 1(噴頭安裝在液壓支架尾梁上,形成放煤口噴霧)。其中前噴霧由換向閥 7和 6、液控單向閥 12、固定架、連接高壓膠管、出水高壓膠管及其噴頭 5組成;后噴霧由換向閥 7、液控單向閥 2、固定架、連接高壓膠管、出水高壓膠管及其噴頭 1組成。

圖 1 液壓支架全斷面噴霧工作原理

3.2 主要技術(shù)參數(shù)

(1)工作液:液壓支架 3%～5%的乳化液;

(2)使用環(huán)境溫度:4～40℃;

(3)工作液壓力:31.5MPa;

(4)噴霧水壓:1～7MPa;

(5)乳化液和水接口規(guī)格:KJ10;

(6)扇形噴霧角有效射程:2～7m;

(7)噴霧擴(kuò)散角:110°±1°。

3.3 部件安裝

前噴霧的手動(dòng)操縱閥組安裝在上風(fēng)流相鄰支架操縱閥組頂部或一側(cè),其中一組噴頭安裝在頂梁的前端,形成架前噴霧。后噴霧噴頭安裝在后連桿后側(cè),放頂煤插板的操縱閥控制,液控單向閥安裝在前連桿的上側(cè)。

3.4 工作原理

換向閥 7打到“開”位置,高壓水進(jìn)入 2個(gè)液控單向閥及換向閥 6,降柱、移架時(shí),關(guān)閉換向閥 6,同時(shí)操縱閥工作液使液控單向閥 12處于開啟狀態(tài),形成下風(fēng)流支架架前自動(dòng)噴霧。

采煤時(shí)打開手動(dòng)換向閥 6,形成下風(fēng)流支架架前噴霧。

收放頂煤插板和尾梁時(shí),操縱閥 3或 4工作液使液控單向閥 2處于開啟狀態(tài),形成支架放煤口自動(dòng)噴霧。

4 具體操作與應(yīng)有效果

CSP-118/4/10型液壓支架全斷面自動(dòng)噴霧系統(tǒng),利用回風(fēng)巷內(nèi)的高壓噴霧泵站將井下的低壓水轉(zhuǎn)化成高壓水,噴霧泵供水壓力為 6MPa。

進(jìn)水口 9接到主水管,高壓水經(jīng)過濾器 8進(jìn)入換向閥 7,打開換向閥 7,當(dāng)液壓支架收、伸插板和尾梁操縱閥的接口 3或 4內(nèi)的工作液達(dá)到工作壓力時(shí),液控單向閥 2打開,噴頭 1開始工作,形成下風(fēng)流支架后斷面自動(dòng)噴霧;割煤時(shí),打開手動(dòng)換向閥 6,噴頭 5開始工作,形成下風(fēng)流支架前斷面噴霧;打開換向閥 7,關(guān)閉換向閥 6,在液壓支架降柱操縱閥的接口 10或移架操縱閥的接口 11內(nèi)的工作液達(dá)到工作壓力時(shí),液控單向閥 12打開,噴頭 5開始工作,形成下風(fēng)流支架前斷面噴霧。高壓水霧從架前和放煤口高壓噴嘴噴出。由于水壓較大,高壓噴嘴又是特制的,所以噴霧的射程和霧化效果都比原來的噴霧效果要好得多,高壓汽霧形成一道屏障,大部分粉塵顆?？膳c霧粒結(jié)合、沉降,阻止和減少粉塵向外下方向擴(kuò)散,空氣被凈化,提高了降塵效果。

為了比較在使用液壓支架全斷面噴霧裝置與原架間噴霧裝置時(shí)空氣中浮游粉塵的含量,在安裝前后分別多次認(rèn)真測(cè)定了各工序空氣中的全塵及呼吸性粉塵的含量,測(cè)定結(jié)果 (平均值)見表 1。

由表 1可以看出,采煤機(jī)回風(fēng)側(cè) 10～15m處平均粉塵濃度減少 21mg/m3,降低了 39.6%,拉移支架及放頂煤時(shí)支架工工作地點(diǎn)平均粉塵濃度減少 22.3mg/m3,降低 76.9%。

表1 全塵與呼吸性粉塵濃度 mg/m3

5 技術(shù)特點(diǎn)

該裝置經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)和應(yīng)用,性能良好,便于操作,主要有以下技術(shù)特點(diǎn):

(1)實(shí)現(xiàn)降柱、移架及放頂煤時(shí)自動(dòng)噴霧。當(dāng)控制降柱、移架、放頂煤插板和尾梁的操縱閥動(dòng)作時(shí),工作液打開液控單向閥的噴霧控制閥組,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧。

(2)實(shí)現(xiàn)全斷面噴霧。該裝置共有 2個(gè)噴頭, 5個(gè)噴嘴,其中,前噴頭位于支架右側(cè)頂梁前端,三個(gè)噴嘴相鄰兩個(gè)之間成 60°夾角,后噴霧安裝在液壓支架尾梁上,實(shí)現(xiàn)了整架全斷面布置效果,特別是前噴頭的右側(cè)頂梁異向噴嘴向前傾角為 45°,較好地實(shí)現(xiàn)了采煤區(qū)域的噴霧。

(3)實(shí)現(xiàn)架間噴霧。在上風(fēng)流支架操作,控制下風(fēng)流支架前噴霧動(dòng)作,改善了工作環(huán)境。

(4)實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域噴霧。設(shè)計(jì)不同型號(hào)噴嘴,能達(dá)到很好的降塵效果,而且還能節(jié)約大量的水資源。

(5)在不移架,不降架的情況下,手動(dòng)控制閥能跟隨采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧降塵。

(6)自動(dòng)噴霧控制閥將控制信號(hào)液路和噴霧水路分開閉鎖,不會(huì)產(chǎn)生串液現(xiàn)象,還能控制噴霧時(shí)間,增強(qiáng)降塵效果。

(7)容易實(shí)現(xiàn)零部件標(biāo)準(zhǔn)化,偶然出現(xiàn)故障時(shí),現(xiàn)場能夠及時(shí)排除故障,恢復(fù)功能。

(8)設(shè)備簡單,安裝方便,便于操作。閥的選型及全斷面噴霧的控制方式更加合理,閥體的固定方式及位置便于操作。

6 結(jié)論

實(shí)踐表明,液壓支架全斷面噴霧裝置降塵效果較好,能消除煤塵爆炸事故,降低塵肺病的發(fā)病率,改善工作面空氣環(huán)境,提高了采煤工作面的生產(chǎn)效率,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,值得廣泛推廣和應(yīng)用。

[責(zé)任編輯:張銀亮]

TD714.4

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1006-6225(2010)03-0090-02

2009-11-13

王文杰 (1964-),男,山東牟平人,高級(jí)工程師,現(xiàn)任山東省濟(jì)寧市魯西煤礦礦長。