1、工作面破碎机产尘特点
阳煤一矿8710工作面位于丈八七采区669水平，开采15#稳定厚煤层，工作面走向长度为16llm，倾斜长度为180m，回采率为87%，正常开采时供风量为1680m3/min，实际供风量为1840m3/min，巷道断面4.2m×2.9m，风速2.2m/s。
该工作面选用了PLM3000型轮式破碎机。该破碎机工作时，刀齿在频繁锤击破煤过程中，破碎轴旋转引起空气的快速流动，产生大量煤尘；由于周围空气与煤体的摩擦作用邗其他原因，可诱导空气同煤块一起运动，造成粉尘从破碎机出口逃逸，在刮板机输送煤过程中由破碎机前端出口被带出；逃逸的煤尘通过分子扩散、湍流扩散以及迸风流相互作用，在破碎机出口形成扬程约2. 5m的锲形煤尘飞扬带，逃逸煤尘迅速弥漫到整个巷道空间之中，同进风流一起进入工作面，降低了工作场所的能见度，影响正常工作，对安全生产和人身健康产生不利影响。破碎机产尘示意如图l所示。
2、破碎机粉尘综合治理研究
2.1技术途径
通过对破碎机产尘特点分析，8710工作面破碎机粉尘治理的主要难点在于控制因粉尘飞扬扩散在破碎机出口形成的2. 5m扬尘带和由于破碎机密闭失效造成的粉尘逃逸。在产尘强度大、扩散速度快的情况下，采用现有的密闭和喷雾降尘措施，降尘效率仅为36.3%，不能对破碎机粉尘进行有效的治理。根据破碎机粉尘治理的工程经验，采用密闭罩及抽尘净化措施是解决破碎机粉尘问题最有效的手段之一。采用抽尘净化，使破碎机内部形成抽吸负压，破碎机内外的空气压差促使气流从外部通过破碎机上的各种缝隙及输送机通道进入破碎机，形成从破碎机内向除尘器运动的风流，运动风流和破碎机产生的大量粉尘混合形成的含尘气流被抽进除尘器，通过除尘器净化后，排出洁净风流；另外，借助采煤机高压外喷雾系统的高压喷雾管路，可以实现破碎机内部的高压喷雾，通过对煤体的湿润减少产尘量和对含尘气流高压喷雾降尘。两种技术措施的配合，可实现对破碎机产尘的高效治理和控制。通过对破碎机转载点产尘特点的分析，确定了综合治理的技术途径：①对现有破碎机密闭罩改造完善，加强密闭，减少破碎机内部煤尘外逸；②采用高压喷雾降尘措施，减少破碎机破煤时的产尘量，将破碎机产生煤尘一部分消除在破碎机内部；③采用湿式旋流除尘器，通过控制破碎机内含尘气流的流动方向，使破碎机内部形成负压，防止粉尘逃逸，将含尘气流抽进除尘器内，通过喷雾、过滤、混合及旋流脱水除尘得到净化，排出洁净风流。
2.2除尘器的选型
在非煤矿山及冶金行业多采用电动离心式风机作动力的干式布袋除伞装置，效果很好，但在煤矿井下潮湿环境中，容易粘袋，清灰困难，而且用于转载机、破碎机处，体积较大，在井下难以达到实用效果。以压气引射作为动力的干式布袋除尘装置，用于处理干式钻孔捕尘，处理风量不足10m3/min，而对破碎机、转载机除尘，根据吸尘罩吸风量和工程经验，需要l00m3/min左右甚至更高的处理风量及较高的负压，采用压气引射作为动力的干式布袋除尘装置难以满足破碎机除尘要求。因此，针对煤矿井下破碎机内风流流动及产尘特点，考虑到常规的矿用湿式过滤式除尘器除尘效率低、脱水效果差的不足，采用了集喷雾除尘与湿式旋流除尘脱水于一体的适于煤矿破碎机高效除尘的湿式旋流除尘器，
除尘器的外形图如图2所示。工作原理为：启动配套风机将含尘气流抽人除尘器中，含尘气流首先经过捕尘装置的洗涤过滤捕尘作用，使粉尘和水充分接触，从而将大部分粉尘从气流中分离出来，被捕集下来的粉尘与水形成尘水混合物，尘水混合物和气流在风机动力的作用下，进入脱水装置脱水，在脱水过程中小部分没有被捕尘装置捕集下来的粉尘在强大离心力的作用下被进一步从气流中分离出来，脱下来的尘水混合物通过污水箱排出除尘器。该除尘器具有体积小、重量轻，除尘效率高、脱水效果好的优点，适合现场的安装需要。
根据计算，除尘器的处理风量应在100 - 120m3/min,因此选择的KCS - 180型矿用湿式旋流除尘器，其主要技术参数是：处理风量100 - 180m3/min;工作阻力≤1500Pa;总粉尘除尘效率≥98%；呼吸性粉尘除尘效率≥85%；耗水量20一30Umin;脱水效率≥95%；配套电机功率为llkW；重量为450kg。
2.3 高压喷雾降尘措施的设计
在国内，破碎机普遍采用低压喷雾的降尘措施，存在喷雾压力低、雾化效果差、雾粒粒度大、捕尘效果差、喷嘴易堵塞的缺点，难以实现高效降尘的目的；而破碎机破煤时产尘具有产尘强度大、冲击力度大、扩散迅速的特点，采用低压喷雾难以实现对粉尘的有效控制和处理。从技术途径出发，针对传统的低压喷雾降尘措施的缺点，根据现场实际情况，利用采煤机高压外喷雾降尘系统的高压供水管路分支，实现了针对破碎机的高压喷雾降尘措施。采用高压喷雾降尘措施，有效的湿润破碎机内煤体，减少破煤过程中的产尘量；对产牛的冲击力度大、扩散迅速的煤尘，也可以进行高效的喷雾降尘，在抽尘净化前，最大限度的处理粉尘。由于高压喷雾降尘是在破碎机内相对封闭的空间里实现的，喷雾距离短，对风流扰动作用大，应选用雾化角大、流量较大、雾化效果好、覆盖范围大、射程短的PZ型高压喷嘴。PZ型喷嘴的主要技术参数见表2。
通过现场的考察，在破碎机进煤口、出煤口进行高压喷雾降尘措施；进煤口断面为1.2m×1.0m，出煤口断面为1.2m×0.8m。根据喷嘴的技术参数，选用2个PZ型喷嘴就可形成完整的喷雾断面，实现高效降尘目的。高压喷雾用水采用工作面采煤机高压外喷雾用水，喷雾压力为8.0MPa。使用高压喷雾的效果见表3。表3数据表明，采用高压喷雾的降尘效率为79.4%，粉尘排放率为20. 6%。
2.4吸尘罩的设计
针对破碎机粉尘逃逸，利用除尘器的抽尘净化予以解决。除尘器的使用效果直接取决于吸尘罩的设计。吸尘罩是通过罩口的抽吸作用，在距离吸气口一定位置的粉尘散发点（即控制点）上造成适当的空气流动，使其大于该尘源的吸捕速度，从而将粉尘吸人罩内。
根据计算，吸尘罩的吸风量为100m3/min，并且根据吸风量和现场实际情况，设计了吸尘罩，吸尘罩尺寸为1.30m×1.20m×0.35m。吸尘罩安装在破碎机出口溜槽之上，利用中16螺栓与破碎机运煤溜槽相连接固定，吸尘罩的罩口正对着粉尘扩散的方向。在吸尘罩下设计挡尘帘，使得破碎机出煤口形成一个相对封闭的空间，通过挡尘帘增加阻力，使得除尘器在工作时可把破碎机内的含尘气流抽吸净化。吸尘罩通过骨架风筒与除尘器连接。
3、现场试验与效果分析
3.1综合防尘技术的现场实施
在完成破碎机综合防尘技术的设计和研究后，对阳煤一矿8710工作面破碎机产尘进行了综合治理。现场采用了废旧输送胶带加强破碎机局部粉尘外逸部位的密闭；在破碎机进、出煤口安装高压喷雾降尘装置，喷雾压力为8.OMPa．系统水路连接图如图3所示。除尘器利用钢绳的捆绑安装在破碎机出口密闭端处4000mm×1300mm×750mm的空间上；吸尘罩安装在破碎机出煤口通过骨架风筒与除尘器连接；除尘器喷雾采用静压供水，供水压力≤2.0MPa；安装完成后，除尘器出口向下，朝向破碎机，能够有效避免二次扬尘的产生。除尘器通过双按钮控制开关与破碎机的联动。通过现场的实际运用和试验，通过增加除尘器进风阻力，调整其风量为120m3/min，以满足现场使用需要。
3.2效果分析
在利用KCS -180型湿式旋流除尘器完成针对阳煤一矿8710工作面破碎机产尘的综合治理后，从2009年3月1日至3月25日，按照CBZ/T192.1 - 2007中规定的滤膜质量法对破碎机粉尘治理效果进行了考察，测式结果表明：破碎机进煤口下风5m处原始平均值为337.9mg.m-3，采取高压喷雾后为16.6mgm-3，降尘效率为95.1%。
通过对表1、表3数据的对比分析：①破碎机在工作时的平均产尘浓度为337.9mg/m3，在利用综合防尘措施的粉尘治理后，除尘器出口下风10m位置的平均粉尘浓度降为16.6mg/m3，降尘效率为95.1%，粉尘排放率为4.9%；②分别采用高压喷雾与密闭和综合防尘措施治理破碎机粉尘，降尘效率分别达到了79.4%和95.l%，相对于原有防尘措施的36. 3%降尘效率分别提高了43.1%和58.8%，降尘效果显著；③采用综合防尘措施后粉尘排放率为4.9%，相对于采用高压喷雾后的排放率20.6%来说，防尘效果提高了4倍；采用密闭、高压喷雾以及利用除尘器抽尘净化的综合防尘措施可有效的解决破碎机粉尘问题。
4、结论
1)破碎机产尘治理的技术途径为通过高压喷雾减少破碎机破煤过程中的产尘总量并使部分煤尘沉降，通过对破碎机进行有效的密闭和利用除尘器抽尘净化，防止粉尘逃逸扩散，利用除尘器处理含尘气流中的粉尘，排出洁净风流，有效的解决了破碎机的粉尘问题。
2)通过阳煤一矿8710工作面的实践证明，采用密闭措施、高压喷雾以及利用除尘器抽尘净化针对破碎机粉尘综合治理的技术途径是可行的，效果明显，在合适工作面可以推广使用。
3)以KCS -180型湿式旋流除尘器在现场使用时的处理风量为(100 -120) m3/min是合适的；根据不同型号的破碎机，应继续开展除尘器与破碎机的匹配性研究。
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