楊飛

摘要：在神東礦區(qū)的連采機(jī)掘進(jìn)巷子，因為底下煤水分過多，讓連采機(jī)的噴霧設(shè)備與去塵土設(shè)備眾多的防塵方法都受到了阻礙作用，降低了機(jī)載去塵器的使用效率。但是，自從使用了氣幕控塵設(shè)備后，使我們的機(jī)掘工作面粉塵的管理達(dá)到了一個新的平臺。

關(guān)鍵詞：連采機(jī)；氣幕控塵；機(jī)載除塵器；效果

雖然在神東礦區(qū)的某個煤礦使用先進(jìn)的連采設(shè)備挖掘，但是因為每層內(nèi)含水量達(dá)到了百分之九點二六，所以即使先進(jìn)的連采設(shè)備具有內(nèi)外噴霧、濕式除塵設(shè)備等降低塵土的設(shè)備，但是為了開發(fā)到更好的煤炭質(zhì)量，降塵設(shè)備的使用受到了制約，除塵的效果也就收到了影響，在內(nèi)噴霧和機(jī)械除塵一起工作的狀態(tài)下仍然有每立方米含有七十毫克的粉塵進(jìn)入到司機(jī)范圍內(nèi)。因此，神東礦區(qū)單位和重慶專門研究礦炭的學(xué)院一起研究開發(fā)在連采工作中遇到的高濃度粉塵的問題，在確保原來設(shè)備在正常工作的情況下，增加氣幕除塵設(shè)備，以便能夠達(dá)到更好的降塵效果。

1 氣幕控塵裝置原理

安裝氣幕控制塵土的裝置和機(jī)械原本的裝置相結(jié)合，在利用好連采設(shè)備的內(nèi)噴霧和機(jī)械上的除塵設(shè)備，提升除塵風(fēng)機(jī)的除塵功率，利用氣幕控制塵土的設(shè)備把連采機(jī)械在挖掘煤礦時產(chǎn)生的粉塵控制在司機(jī)前方，防止粉塵四處擴(kuò)散，使用機(jī)械除塵設(shè)備將控制在司機(jī)前方的粉塵抽出同時進(jìn)行凈化，空氣經(jīng)過凈化比較清潔后流入巷道內(nèi)。

為了分析方便，假設(shè)氣幕噴射溫度與周圍環(huán)境溫度相同，射流出流到無限大空間中。可計算雷諾數(shù)Re>2 300，即噴孔的出流為圓截面紊流射流。根據(jù)邊界層理論，紊流射流由于其橫向脈動造成射流與周圍介質(zhì)之間不斷發(fā)生質(zhì)量、動量交換，帶動周圍介質(zhì)流動，產(chǎn)生誘導(dǎo)氣流，使射流的流量，橫斷面積都沿射流方向不斷增加，其主體段軸心速度、斷面流量沿射程的變化符合如下關(guān)系：

Vm/Vo=0.23（as/do+0.147） （1）

Q/Qo=4.4（as/do+0.147） （2）

式中Vo-噴孔噴射速度，m/s；Vm-射程為s時質(zhì)量平均速度，m/s；a-紊流系數(shù)，對圓形孔口，口取0.08；s-射流射程，m；do-噴孔直徑，m；Qo-噴孔送風(fēng)量，m3/s；Q-射程為s時的斷面流量，m3/s。

根據(jù)實驗可以得出，氣幕的工作方法和固體壁的工作方法是不一樣的，氣幕除塵是通過不斷的吸收兩側(cè)污染的空氣，粉塵不能穿過氣幕再排出來，只有很少一部分的微粒經(jīng)過橫向脈動流入防塵區(qū)域。因此，在同樣的氣幕噴孔大小和送風(fēng)量下，氣幕噴孔內(nèi)氣壓越高，帶動的氣幕軸轉(zhuǎn)速越快，吸收的兩邊空氣越多，達(dá)到的隔離效果就越好。

2 氣幕控塵裝置的試驗

2.1 氣幕控塵裝置的實驗研究

在試驗室中，我們根據(jù)不同的氣幕噴孔大小、氣幕發(fā)生管的直徑、氣幕軸速度以及噴射的角度做了很多的試驗，根據(jù)試驗得出，因為在連采設(shè)備的司機(jī)前方會因為氣幕形成氣幕墻，可以使用有間隔的成排的圓孔，這樣就可以形成平面的射流。氣幕除塵設(shè)備是由消音管。氣幕風(fēng)機(jī)、保護(hù)罩、連接管以及氣幕發(fā)生管構(gòu)成，見圖1。

在試驗室和試驗巷道虛擬試驗中我們得出了氣幕設(shè)備控塵的主要數(shù)據(jù)，氣幕設(shè)備中的發(fā)生管內(nèi)徑是105毫米的，沿著發(fā)生管鋪排直徑為五毫米的噴孔，氣幕設(shè)備的發(fā)生管靜態(tài)下壓力為1700帕，在到氣幕軸0.6米的地方軸心轉(zhuǎn)速為四米每秒，產(chǎn)生的風(fēng)會沿著小孔向外排出，產(chǎn)生氣幕墻，阻擋粉塵向司機(jī)范圍蔓延。這樣就可以把粉塵隔離在司機(jī)前方，利用機(jī)械除塵設(shè)備把含有粉塵的空氣進(jìn)行凈化。

2.2 現(xiàn)場實施

將氣幕控塵裝置安設(shè)在某煤礦51 102L連采面的12CMl5-10D型連續(xù)采煤機(jī)上運行實驗。將氣幕風(fēng)機(jī)（防爆離心風(fēng)機(jī)）水平安設(shè)在12CMl5-10D型連采機(jī)的除塵器機(jī)體平臺上，用壓人式風(fēng)管連接氣幕風(fēng)機(jī)和橫向布置于連采機(jī)平臺上的氣幕發(fā)生器?，F(xiàn)場安裝具體布置如圖2所示。

使用連采設(shè)備原本帶有的電路并聯(lián)機(jī)械除塵設(shè)備和氣幕發(fā)動機(jī)，可以一起控制機(jī)械除塵設(shè)備和氣幕發(fā)動機(jī)，能夠一起開關(guān)這兩項系統(tǒng)，方便了司機(jī)的掌控操縱。

3 氣幕控塵裝置的效果

氣幕控制塵土的設(shè)備把產(chǎn)生的粉塵和司機(jī)工作區(qū)域隔離，防止粉塵向司機(jī)范圍內(nèi)蔓延，在很大程度上幫助了機(jī)械除塵設(shè)備的收塵成果，提升了機(jī)械除塵設(shè)備的工作效率。在監(jiān)察除塵設(shè)備的收塵除塵效果時，在連采設(shè)備的司機(jī)位置和司機(jī)范圍內(nèi)，分別開啟內(nèi)噴霧和機(jī)械的除塵設(shè)備，機(jī)械除塵設(shè)備、內(nèi)噴霧以及氣幕控制粉塵的效果見表1。

4 結(jié)束語

（1）根據(jù)理論試驗得出，氣幕是通過設(shè)備誘導(dǎo)其周圍的氣體產(chǎn)生的。氣幕除塵設(shè)備的噴射管內(nèi)達(dá)到一千七百帕的氣壓時，安全管壁上的噴孔直徑是五毫米的時候，引誘的氣體是噴射的兩倍還要多，這樣可以形成嚴(yán)密的封閉管道斷面。

（2）根據(jù)實際測量到的氣幕控制粉塵基本上不會對工作面的風(fēng)向產(chǎn)生影響，對控制粉塵有很好的作用，而且消耗的能量比較少，這就證明氣幕控制粉塵的設(shè)備是可行的。

（3）國外成功的在連采設(shè)備上裝置了氣幕控制粉塵設(shè)備，這為我國的機(jī)械挖掘控制粉塵提供了新的手段；這項技術(shù)能夠很好的吸收連采機(jī)械產(chǎn)生的礦質(zhì)粉塵，使國內(nèi)機(jī)械挖掘控制粉塵的技術(shù)上升到一個新的臺階上，開拓了氣幕控制粉塵方法在我國使用的先例。