德国煤矿防尘技术及其发展前景.pdf

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2 ． 1 滚筒形状 德 国的研究结果表 明， 当采煤量较 大时 ， 不 同的滚筒 形状 对 产尘量 的 影响亦 很大 ， 例 如 圆形 滚筒 ， 因其螺 旋 叶片 间距 以及 叶片高 度均相 同， 所 以 ， 螺旋 叶片 内的装煤 空间亦相 同{ 而锥形与阶梯形滚筒出煤端的空间大， 截 割 下来 的煤 可及 时由螺旋 叶 片装运 ， 因此 ， 煤 的破碎率低 ， 故 产尘量亦低 目前 ， 德 国 已基 本上淘汰了圆锥形滚筒， 阶梯形 滚筒的发展 前景 最好 。 2 ． 2 滚筒转速与牵引速度 近年 来 ， 德 国瓦 尔祖姆煤 矿进 行 的实验 表 明 ， 滚筒的转速大 小对 产尘 量的影响很大 。 该矿 曾在 直径 为 1 3 0 0 mm的 E D W 一3 0 0 一L N 型双 滚筒 采煤机 上进 行过 试验 ， 为保 证测定 准确 ， 在不 同转速下 喷雾用水量 一定 ， 均 为每 立 方米原煤用水量 4 L。当采煤机 滚筒 转速 由 5 0 r ／ ra i n降至 3 9 r ／ rai n时 ， 呼吸性 粉 尘生 成 量 由 4 ． 5 mg ／ m 降到 了 1 ． 9 mg ／ m } 呼 吸性 粉尘绝对 生成量则 由 0 ． 7 8 2 g ／ m 降至 0 ， 3 8 2 g ／ m ， 如图 1所示 。 因此 ， 德国矿 山管理部 门规定 ， 为提高单 产量 而提 高滚筒 转速 时， 必 须采 取相 应 的 减 尘措施 ， 否则不准随意改变采煤机滚筒转速。 2 矿业世界 呼吸性粉生生成量 啦 ／ 呼哑性粉尘绝对生成量 E ／ m， 图 1 不同转速 滚 筒 下的产 尘量 比较 a ，呼吸 性粉 牡生成 量比较 b ，单位 煤体 呼吸性 粉尘生成 最 比较 1 ， 滚 筒转 速为 3 9 r ／ rai n 2 ， 滚 筒转 速为 5 0 r l mi n 泼矿的 实验还 表 明 ． 当采煤 机 的截 割速 度 与牵 引速度 恰当 匹配 时 ． 产尘量 可减 到 最 低程度 。例 如 ， 当牵引速 度为 2 m／ mi n时 ， 产 尘量最 小的 转速 为 5 0 r ／ rai n ； 若 将 牵 引速 度 提高到 m／ ml n时 ． 转速为 l 2 0 r ／ rai n 。旧此 ． 目前 ， 德 国采煤机出厂时 ， 均 备有 最佳 牵引速 度 与转速 的 匪配 推荐表 ． 以供 生产 时进行 调 整 。 2 ． 3 截齿构造和数 目 采煤机截齿主要分 为 圆形 刀头尖截齿 与 镐形平刀头粗截齿 。 研究表 明． 平截齿的产坐 量 明显低于 圆截街 ． 同时 ． 一 个滚筒 截 齿数 目越少， 产尘量越低。因此， 1 9 9 1 年新开发 r 一 种降尘型粗截齿滚筒 采煤 机 设计 时 ． 从机 体结构到机构布置都 充分 考虑 了降低尘量的 许多因素 ． 同时． 进行 了优化处理 。 例 如 ． 滚筒 上 只安装 了 2 7个截齿 只有五分之 一 截 齿安 装在螺旋 叶片上 ， 内喷 雾管路系统进 行 r调 整等 等 ． 所 以 该 机具有 采煤 块度大 、 产 啦量 低、 采煤效率高等特点 图 2为粗截齿采煤机 与一 般 圆截 齿采煤机 7 2个截齿 ． 其中 5个 截齿安装在螺旋P t ‘ 片上 产尘量的 比较情况 3 采煤机湿式除尘试验 采煤 机 上湿式 除 尘主要 有 内、 外 喷 雾两 种 。由 }内喷雾的降尘效率较 高 ， N此 ． 旧内 外科研部 f 主要研 究 内喷雾 问题 。目前， 我国 煤 矿的 内喷雾喷嘴常发 生堵 塞或损坏现象 。 3 ． 1 喷嘴位置对 内喷雾效果的影响 德 国 防 尘 与防 治 尘 肺 病 研 究 所 脱 称 D MT 矿 山研 究 院 防尘分 院 ， 自 1 9 9 0年 起 ． 在瓦尔祖姆 矿 N8 7j 二 作面 ， 就 喷嘴的位置 对 内喷 雾降尘效 果的影 响问题 进行 _r对 比试 验 ． 试验采 用 E I C K HO F F公 生产 的 E D W 2 L 2 W 型 双 滚 筒 采 煤 机 ． 其 滚 筒 直 径 为 】 800mm 呼吸性糖坐绝对生成量 ● r I g ／ m‘ 呼哑性粉尘相对生成量 圉 2 粗 截 齿 采煤 机 与 圆截 齿 采煤 机 产 尘 量 比较 a 呼 吸性粉 尘绝对 生成 量比较 ； b 呼 吸性粉 尘相对 生成 量 比较 1 ．回截 齿采煤 机2 ，粗 截肯 采煤机 对 比实验 时 ， 每 种喷 嘴位置 选 两个测 点 测 试 ． 如图 3所示 。对 比测 试结果如下 1 齿 前 喷雾 两个 测 点上 的 平均呼 吸性 粉尘浓 度 分 别 为 1 ． 5 rag ／ m 和 5 ． 8 mg ／ m ； 平均 呼吸性粉尘生成 量为 4 ． 3 mg ／ m ； 呼吸性 粉 绝对 生成 量平均为 0 ． 6 5 6 g ／ m ； 2 齿 内喷雾 两个 测 点的平 均 呼吸性 粉 尘浓 度 分 别 为 0 ． 8 mg ／ m 及 6 ． 5 m g ／ m。 ； 平 均 呼吸性 粉尘 生成量达 5 ． 7 mg ／ m ； 呼 吸性粉 尘绝 埘生成量平均 为 0 ． 8 5 8 g ／ m ； 3 齿后 喷雾 两 个测 点 的平均 粉 浓 度 为 0 ． 5 mg ／ m。 及 7 ． 0 mg ／ m 均 生 成 量 达 德国煤 矿防尘技 术及 其发 展前 景 6 ． 5 mg ／ m I 绝对生成量平均为 1 ． O l g ／ m。 1 图 3不 同的喷嘴 位置对呼吸性 粉尘生成量 的影响比较 a ．呼吸性粉尘绝对生成量比较 b ．呼吸性橙尘相对生成量比较 1 ．齿后 喷雾2 齿 内喷 雾3 ．齿前 喷雾 对 比测试结果表 明， 由于 齿前与齿 内喷 雾可使降尘率 呼吸性粉尘 分别达到 3 6 和 l 5 ， 所 以， 德国煤矿 目前 多栗用这两 种喷 嘴 位置 ， 并通过改进高压水 自动喷雾系统 ． 提高 降尘效率 。 3 ． 2 四种湿式除尘方法对比试验 从 1 9 8 9年开 始 ， 德 国防尘研 究所在其 防 尘基地 瓦尔祖姆矿 ， 对 低压水 内喷雾 采 煤 机 滚筒 吸尘装 置 、 自动 内喷 雾 系统及 高压 内喷 雾系统 四种湿式除尘方法进行 了试验研 究 ． 试验采用 E D W2 3 0 --2 L 一2 W 型采煤机 。 低压水内喷雾降尘方法是德国传统的采 煤 机上 湿式 除尘方法 。试验 时的喷雾水压力 为 0 ． 5 MP a ， 冷 却 过 的水 被 引至后 行 滚筒 的 内喷雾 喷 嘴上 ， 而前行 滚筒 的 内喷 雾用水 则 直接 由其后部的反冲洗水提供 第二个试验研究的是文丘利引射除尘装 置及其在割煤时的降生率问题。这种方法在 我国 尚未得 到推 广应用 。所谓 的“ 吸尘滚筒” ， 主要是 在滚筒 的 空心 轴 内配备 了吸 尘装嚣 ， 由此可从采煤机的撮太截深处， 将 含尘空气 吸过来 ， 其 风量达 2 m。 ／ s ， 吸尘所需负 压是通 过在 滚筒 内均 匀布置 的五条 吸尘 管 ， 利用 文 丘利 原理 高 压喷雾 造成 的 ， 每条 吸 尘管装 有 两个 喷嘴 ， 喷 嘴处 的水 压约 为 l 0 MP a ， 矿尘 在 吸 尘管 中被 湿润后 成 泥浆 状 流 入输 送 机 中 。吸尘装置所需高 压水是 通过旋转 式活塞 泵加压而成的。 此 泵装 在采煤机 的悬 臂上 ， 通 过小齿轮上啮合的传动链启动。为了使文丘 利吸尘装置与采煤机组配套， 德国已进行了 多年的研究与测试 。 第三个试验研 究的是晟近 研制成功的 由 截齿控制的 自动内喷雾降尘 系统 。自动 内喷 雾系统 已有 多年 研制 的基 础 ， 但 由于 工艺上 的原因， 直到 9 0 年代， 才正式在煤矿推广应 用。该系统的工作原理是 当截齿割煤时 ， 由 于截齿 尾部 的挤 压作 用 ， 打 开 其下部 的 弹性 阀门 ， 从而使高 压水进 入喷 嘴 ； 而 当截 齿离开 煤壁时， 阀门弹性恢复而 自动关闭， 如图 4 所 示。 试验时， 在采煤机的 7 2 个截齿中有 3 0 个 截齿 均装在螺旋叶片上 装置 了这种 自动内 喷雾喷嘴 原喷嘴亦保留 ， 喷嘴处水压约为 6 M Pa。 圜 4 由截 齿控 制的 内喷霉 系统 a ． 自动内喷雾喷嘴作业 b备用 正常 喷嘴作 业 c ． 两个 喷嘴 同时作业 最后一项试验是在采煤机作业区域 内高 压水 内喷雾降尘可行性的问题 ， 在与低压水 内喷雾的 总水量相同的情况下 ， 将水 压从 0 ． 4 ～ 0 ． 6 MP a调至 6 ～ 6 ． 5 MP a进行试验 。为了 增压 ， 试验 时选 用 了喷 嘴开 口断 面相对 较 小 的喷嘴 ． 而喷嘴数 目与用低压水时相同。 为了 避 免可 能发生 的水 中硬 物堵 塞 小喷 嘴现象 ， 试 验 时 在 供 水 管 中 装 置 了 U N I T E C H 及 矿业世界 1 9 9 6 年第 2 期 U S I NG E N公 司生产 的过 滤 水装置 首先 ， 在 采煤机 组供 水系统增 压泵 进水管路上装置 了 一 套 自动清洗 过滤 装置 。该 系统 可在过滤芯 子上 污垢加厚并 由此 引起 过 滤系统阻力增大 到一定值时． 通过预设定的冲洗水压差． 自动 冲洗整个滤芯表面的污垢 。 此外 ， 在采煤机机 组上 的水量分 配器 进水 管路上 ． 安 装 了第二 套过滤水装置 ， 其反冲洗过程是手工操作的． 第 一套 过滤装 置采 用筛 孔直径 2 0 0岬 的过 滤芯子 ； 第二套采用筛孔直径为 i 0 0岬 的过 滤套筒 。由于使用这两套过 滤装置 ． 试验时尽 管使用的喷嘴很小． 但并未发生喷嘴阻塞现 象 。 在采煤工作面制取高压水有许多方法， 但试验 主要 采 用下述 两种 方法 一 种方 法是 通过 在 采煤 机 摇 臂 上安 装旋 转 活 塞泵 加 压 在德 国称 之为 内部加压 法 ； 另一种 方 法是 通过在 工作 面下顺 槽 加设 一增压 泵 ． 并 用高 压软管将高压水输至滚筒上 亦称外部加压 法 。内部加压法 与上述 的文丘利吸尘装置用 水的加压法相同． 此法可将机组内的低压水 加压 至 1 2] V l a ， 高 压 水 到 达 滚 筒 上 的 喷 嘴 时， 其水压可达约 6 ． 5]V l a ． 每个滚筒 的喷雾 水量 为5 5 L ／mi n ．试 驻 时 采 用 德 国 H A U H I N O公司生产的三柱塞泵， 高压水通过 高压软管输送至滚筒采煤机， 高压水进入采 煤机 组 时的压 力达 7 ． 5 MP a ， 每个 喷 嘴处 的 水压在 6 ． O ～6 ． 5 MP a之间 ， 每 个滚 筒的供水 量为 5 5 L ／ ra i n ， 由于冷 却水压不 能过 高， 因 此 ， 在采煤机冷水管 路上 加装了 DI v I V型减压 阀． 使通过减压阀水量为 6 5 L ／ m i n ． 出口处水 压为 2 ． 0 。目冷 却后 的水 压较低 ， 因此实 验时不再利用 。冷却后的水或者直接喷洒于 煤壁或通过排水软管排入下顺槽排水沟中。 上述四种方法是在 回采作业条 件基 本相 同时进行试验的 。如图 5为 四种 降尘效 果的 评佶情况 从图中容易看出． 尽管低压内喷雾 具 有物尽其用的优 点 不 浪费冷 却后的水 等 ， 但 由于其 降低 呼吸性 粉 尘 的效率 太低 ． 因此 ， 不宜推 广使 用 。 囊～ 圈 5四种湿武除尘方 法降 尘教 果比较 L 低压喷雾} 2 ．文丘利滚筒吸尘} 3 ．高压 内喷雾 } 4 ．自动内喷雾 就相 对低 压水 内喷雾 而言 ， 文 丘利滚 筒 吸尘方法 则有较明显 的降生效果 。这 种方法 可使 呼吸性 粉尘 的降尘率达 到 2 5 ～3 0 ． 并 具有冲淡瓦斯、 可与其它除尘方法并用等诸 多优 点 ， 因此 ． 是 一 种 有发 展 前 景 的除 尘方 法 。 由于高压水喷雾的雾化效果及水雾分布 均 佳 ， 因此 ， 捕 捉 呼 吸性粉 尘 的能力 亦较 强 ， 高 压水 内喷雾的降尘率达到了 3 0 3 5 。 自动 内喷雾 降尘法是在高 压水 内喷 雾的 基础上发展起来的 由于它全部采用降尘率 较高 的齿前 喷雾 ， 并且 喷嘴数 目相对 较多 多 达 3 0 个 ， 因此 ， 其降尘率高达 4 0 ～4 5 。 总之． 湿式除尘具有成本低、 操作工艺简 单、 设备 易于维修等优点． 因此 ， 至今仍作为 世界各采煤国家最基本的除尘方式之一 如 何改进湿式 除尘方法． 使它的降尘效率得到 提高， 则将是各国煤矿科研 部门的主要研究 课题 。文中提及的几种采煤工作面除尘方法 以及防堵过滤系统、 高压水增压方法等对我 国煤矿均有较高的借鉴价值 。 从 9 0年代的德 国煤矿 发 展来看 ， 还将 继 续 采取 以湿 式 除尘 为 主的综台 防 尘措 施 ． 滚 筒采煤 机作业时的降尘， 将主要采用 以自动 内喷雾或 高 压水 内喷 雾为 主． 配合 以文丘 利 德国煤矿防尘技术及其发展前景 滚筒 吸尘 装置 ． 再辅 以其 它 除尘 方法 的综合 防尘措 旋 。 主 要 参 考 文 献 1 Be c k e r H ．． Ke m p e r F．． S t aub b e k mu n g d e r s c h n e i d e n d e n Go wi nn u ng ． Er ge b ni s s e y on U n t e r s u c hu n g e n au f d e m G e b i e t d e r St a u b u n d S i l i k o s e b e k ff m p f un g i m St e i nk oh l e n b e r g b a u ． Ban d l 6，l 7．1 8 ． St e i nk o h l e n b e r gb a uv e r e in E s s e f1 ． 2 Ke m p e r F． ． Ve r r i n g e r u n g d e r S m u b e ne nt wi c k l u ng b e i d e r Sc h n e i d e nd e n G e wi nn un g ． Be r g i ng e n i e ur e． Ve r l ag G l fi c k a u f 1 9 89 ． 3 B a z z a n e l l a A． ． Ma l3 n a h me n u n d W e g e z u r Ve r r i n g e r u n g d e r St a u b e n t wi c k l u n g b e i de r S e h ne i d e nd e n Ko h l e n g e wi n nu n g． Zu k l i n f t i g e An f o r d e r u n ge n a n d i e Te c hn i s c h e S t a ub b e k A mp f u n g． Gl fi c k a uf． 1 25 1 9 89． Nr ．5／ 9． S．2 49 25 2． 4 Ke mp e r． F ．． Na s s e Smu bb e k ff mp f un g a m W a l z e n la d e r B e r g i n g e n i e u r e ．1 9 8 7 ． Ve r l a g Gl fi c k au f ． Es s e n S． 222 22 ． 5 B e r i c h t ML 6． 1 ／ 9 0 ． ． Ub e t St a ub t e c hn i s c he Unt e r s u c hu ng e n i m Ge wi n n u ng s b e t r i e b N8 7 d e r S c ha c h t a nl a g e W a l s u m 。 E s s e fl。 07 ．11 ．1 9 91 ． 6 B e r i c h t M Ke Nr ． 5 2 2 ／ 8 6 ． Ub e r S t a ub t e c hn i s c h e U n t e r s u c hun ge n i m e i n e m Be t r i e b m l t S c h n e i d e n d e r G e w i nnu n g b e i Unt e r s c h i e d l i c h e n W a l z e nd r e hz a hl e n a u f d e r Sc h a c h t a nl a g e W a l s um． Es s e n． 09 ．0 8 ．1 9 8 9． 7 全 龙 哲 ． 矿 井粉 尘 防 治． 北 京 煤 炭 出 版 社 ． 1 993 ． 世 界 矿 业 类 期 刊 知 多 少 美国鲍克公 司出版的 乌利希国际期刊指南 是检索世界各国现行 出版物的著名工具 苷。 它不仅有印刷版， 而且现已发行光盘版． 两年出版一次 据 1 9 9 3 1 9 9 4年第 3 2版报道 收录 了 2 1 6 个 国家和地 区出版的期刊计 1 4 万余 种。其 中 收录我国出版的期刊有较大幅度增长。据粗略统计， 收录我国有 I S S N号的期刊计千余种。该 目录将 l d万种期刊按 1 2 9个一级主题编-H } ， 各主题下设 有 - 2 级主题 。按“ 矿业” 主题 统计 ， 矿 业类期刊共计 6 2 8 种， 含文摘、 目录、 统计性期刊 9 5种． 矿业与计算机应用类期刊 2种。由 5 4 个国家 出版的一般性矿业类期刊 5 3 1种 ， 即 美 国 1 2 7种； 加拿大 5 7种 ； 澳大利亚 4 7种 f 英 国 4 5种 ； 德 国 3 8种； 印度 2 4种 ； 南 非 l 7种 ； 波 兰 l 6种 ； 法 国 1 5种 f 中国 、 俄 罗斯 、 巴西 各 l 2 种 ； 意大利 8种 ； 西班 牙 8种 ； 日本 7种 ； 荷兰 、 希腊 、 奥地利 、 津 巴布 韦、 赞 比亚 、 委 内瑞拉 各 4 种 ； 芬兰 、 瑞 典、 瑞士、 扎伊 尔、 渡利维亚、 捷克 、 牙 买加 、 墨西哥各 3种 ， 匈牙利 、 比利时 、 斐济 、 象 牙海岸、 乌克兰、 马来西亚、 土耳其、 菲律宾、 古巴、 秘鲁、 喀麦隆、 丹麦各 2种， 阿尔及利亚、 约 旦、 波西尼亚、 挪威、 葡萄牙、 圭亚那、 新喀里多尼亚、 尼 13 利亚、 坦桑尼亚、 南斯拉夫、 斯洛文尼 亚 、 阿尔 巴尼亚及联 合国各 1种。 圉书馆信息部 孙 圣薇 、 王永红