1采煤机负压降尘装置的研究与应用郑光相 栗成杰（平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467001）摘要：针对煤矿综采工作面采煤机降尘技术难题，设计研制了一种由机身负压引射降尘器和内喷雾引射增压器两部分组成的采煤机负压降尘装置，取得了较好的使用效果，为综采工作面采煤机降尘提供了一种新的途径和措施关键词：采煤机降尘；降尘器；增压器；负压引射Study and application of coal cutter negative presser dust reduction settingZhengsguangxiang Lichengjie(Pingdingshan Industrial College of Technology, Pingdingshan ,Henan 467001)Abstract: according to the difficult problem of fully mechanized coal face coal cutter’s negative presser dust reduction technology, developing a kind of coal cutter negative presser dust reduction setting which is made of negative presser jet dust reduction machine and inner-water-spraying jet supercharger, having a very good effect or outcome, providing a new way and measure for fully mechanized coal face coal cutter dust reduction.Keywords: coal cutter dust reduction; dust reduction machine; supercharger; negative jet0 概述采掘工作面是煤矿的主要产尘区域，采煤机割煤时产尘是综采工作面最主要的尘源，滚筒式采煤机降尘问题是煤炭工业面临的一个技术难题。
国内外专业人士也进行了很多研究，目前还没有很好的解决我国大部分矿区滚筒采煤机降尘的主要方法是原有的内外喷雾系统，由于内喷雾系统供水压力不足和易堵塞等问题降尘效果不理想，部分地点粉尘浓度高达 500mg/m3 以上，离《煤矿安全规程》规定的 10mg/m3 要求相差甚远，极大地威胁煤矿生产安全和工人身体健康笔者在研究综采工作面采煤机工作特点，吸收国内外采煤机降尘科研成果，设计的降尘装置由机身负压引射降尘器和内喷雾引射增压器两部分组成由于两部分的原理都是负压引射，故命名“采煤机负压降尘装置” 1 工作原理及理论特性（1）结构特点机身负压引射降尘器主要由中部风筒、引射器、支撑架、支撑短节和端部风筒等组成旋转雾化射流喷射组件用流线型支撑固定于引射器中央，射流缓慢扩散至端部时到达风筒边缘，以尽可能多的将射流能量传给风流引射风筒采用 5mm 厚钢板焊接而成，每节长1000mm 用法兰螺栓联接，矩形断面 260×500；引射器由两个喷嘴组成，喷嘴口径 ￠1.5mm考虑到截煤滚筒电动机抬高对引射风筒结构的要求，引射风筒中点设计成软联接，联接点固定于采煤机中部，两端引射风筒可绕中点作适当摆动2）工作原理由综采工作面风巷（机巷）内的清水泵 4 通过高压胶管 5 向机身引射降尘器供高压水（见图 1） 。
高压水通过固定在引射器内的特制喷头 2 形成旋转雾化射流，高速雾粒与空气的动量交换和高压水射流的卷吸作用带动气流前进，形成风流该装置除尘作用体现在以下二方面：一是装置进风端由于引射作用形成负压场，将其周围空气连同滚筒割煤时所产2生的粉尘吸入风筒内，煤尘与水雾碰撞、结合；二是装置的出风端由于水雾、空气、粉尘所形成的混合气体以很高的速度从风筒内射出，亦形成很强的负压场，将另一滚筒割煤时产生的粉尘吸入，使煤尘与水雾碰撞、结合、沉降图 1 采煤机负压降尘装置原理示意图1—引射风筒；2—引射喷嘴；3—引射泵；4—清水泵站；5—高压胶管；6—风流方向；7—采煤机；8—内喷雾另在采煤机滚筒内喷雾进水线路上设计安装一个引射泵 3，利用清水泵站供给的高压水能量引射原自然供水，使滚筒内喷雾进水压力、流量增大，改善滚筒内喷雾降尘效果2.3 引射风机理论特性机身引射降尘器的风量与供水压力间的关系称之为降尘器的理论特性假定高压水射流与风流能量交换时无能量损失，按能量守恒定律，输入给降尘器的功率应等于降尘器输出的功率，即：1000pQ0/60=hQ/60 (1)其中：p 为动力水源的水压，MPa；Q 0 为喷嘴出口流量，L/min ；h 为克服风筒中风流流动阻力而产生的风压，Pa；Q 为降尘器产生的风量，m 3/min。
风流流动阻力可由下式计算：h=αLUQ2/S3 (2)其中：α 为风筒的摩擦阻力系数，N•s 2/m4；L 为降尘器风筒全长，m；U 为风筒过风断面周界，m；S 为风筒断面面积，m 2喷头出口流量与动力水源水压关系：Q0=kd2p1/2 (3) 其中：k 为喷嘴流量系数，由实验确定；d 为喷嘴直径，mm3图 2 机身引射降尘器理论特性将(2)、(3)式代入(1) 式得：Q=10(kd2S3/αLU)1/3.p1/2=A.p1/2 (4)其中：A=10(kd 2S3/αLU)1/3 为降尘器结构参数4)式说明降尘器的风量与供水压力的平方根成正比，与降尘器结构参数成正比，如图3 所示（实线为 A=1.0 时的特性，虚线为 A=1.5 时的特性） 降尘器结构参数仅与装置几何尺寸有关，由风筒断面面积、风筒长度、喷嘴直径等决定2 采煤机负压降尘装置实际特性机身引射降尘器实际测出的特性如图 3 所示图 4 机身引射喷雾降尘器实际特性性能特点（1）引射降尘器高度尺寸小，便于在采煤机机身上安装，以适应低采高工作面。
2）引射降尘器吸风口有利于下滚筒含尘气流吸入，出风口有利于上滚筒的粉尘卷吸进高速雾流中3）引射降尘器能随滚筒的调高而摆动，跟随截割滚筒喷雾降尘4）引射降尘器有足够的结构强度，防止顶煤垮落砸坏引射风筒5）高压射流与气流有足够的接触长度，便于能量转换和捕捉粉尘，内部降尘率99%6）利用引射增压器，解决了采煤机滚筒内喷雾供水问题43 应用实例采煤机负压降尘装置在平煤集团公司多个综采工作面推广使用，获得了良好的使用效果，为综采工作面采煤机降尘增添了一种新的途径和措施平煤集团公司某矿丁 6—22130 综采工作面，采面煤层厚度 3.8m，煤层倾角 9~13 度，采高 3.5m采面倾斜长 160m，日产量 6048 吨相对瓦斯涌出量 1.79m3/t，绝对瓦斯涌出量 4.95m3/min采面风量 1429m3/min，采面平均风速 1.77m/s采煤机型号 MGTY300/700-1.1D，割煤时采煤机附近粉尘浓度高达 500mg/m3 以上 2005 年 7 月至 12 月期间，采煤机安装使用采煤机负压降尘装置降尘设施安装好后，对降尘设施使用前后的粉尘浓度进行了测定，测点位置的选取和粉尘浓度如表所示，工作面降尘率达 90%以上。
表 各测点粉尘浓度粉尘浓度 (mg/m3)关闭所有降尘设施 使用原降尘设施 使用新降尘设施生产工序 测尘点位置全尘 呼吸粉尘 全尘 呼吸粉尘 全尘 呼吸粉尘机组回风侧 10 米处 547.5 125.5 384.0 87.6 45.3 9.8司机处 498.0 110.0 325.5 64.8 43.4 8.3机组进风侧 5 米处 232.0 49.5 187.5 40.1 28.5 6.3机组正常割煤 回风巷距工作面 20 米处 423.0 97.4 276.0 60.8 25.4 5.84 主要结论（1）采煤机降尘方案经工业性试验检验，负压降尘装置降尘的有效性、可靠性和适应性满足现场要求，降尘效率达到 90%以上2）在理论分析的基础上，提出了引射风机设计依据，并设计研制了一套适合该采煤机的机身负压降尘器3）采煤机滚筒内喷雾是采煤机行之有效的降尘方法，为恢复采煤机内喷雾，设计研制了一套内喷雾引射增压器该增压器利用高压水引射低压水增压的办法给内喷雾滚筒供水4）对采煤机负压降尘供水系统进行了配套设计，有效解决了采煤机负压降尘装置的供水问题参考文献：[1]彭新荣，郑光相.采煤工作面上隅角瓦斯治理装置研制与应用[J].煤矿机械，2007， （10）[2]周新建.电牵引采煤机高压水喷雾降尘[J].煤矿机械，2002， （7）：37-38.[3]邢 茂，赵阳升，胡耀青，等.高压旋转射流流动特性的实验研究 [J].力学与实践，2001， （1）：49-51.第一作者简介：郑光相（1957—） ，男，湖北秭归人，平顶山工业职业技术学院资源开发系副主任、副教授，1992 年中国矿业大学采矿工程专业毕业，现从事教学和煤矿安全技术的科研工作。
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