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井下锚杆机除尘动力首选三叶罗茨风机

井下锚杆机除尘动力首选三叶罗茨风机

我国煤矿主要为地下矿山的煤矿巷道,锚杆支护是一种安全、经济的支护方式,是目前巷道支护首选。锚杆支护降低了矿工劳动强度,其支护成本低,强度、刚度高,可应用于深井巷道、软岩巷道、采空区留巷等各类井下巷道,是煤矿巷道支护技术的发展方向。矿井采掘机械化程度越高,产生的粉尘量也越大。在锚杆支护施工过程中,一般使用钻机配套钻杆、钻头进行煤岩钻进,在钻孔的过程中,煤及岩石被破碎后产生大量粉尘。

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如果工人长期在充满粉尘的环境中工作,肺内易吸入大量粉尘,患尘肺病的可能性就会大大增加,从而导致全身性疾病。目前,尘肺病是我国头号职业病,占所有职业病的80%以上。据卫计委的公开报告显示,尘肺病的死亡率高达22.04%,且发病率年增长幅度高达39%。尘肺病不可逆转,一旦患病就无法治愈。矿工是尘肺病的多发人群,因此为改善工人的工作环境,降尘问题亟需解决。

大量煤尘悬浮在空气中,浓度到达上限时,遇到高温热源,有可能引起连续性粉尘爆炸,造成人员伤害和财产损失的严重后果。降尘为预防粉尘爆炸的主要措施之一。随着采煤机械自动化,各传输系统、液压系统、电气系统精密性不断提高,矿尘对设备的影响更加突出,增加设备维护成本,降低煤矿生产效率。粉尘降低了工作环境的可见度,容易造成工人误操作,增加工伤事故的可能性。因此必须给锚杆机进行除尘。

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锚杆机除尘一般有湿式除尘和干式除尘两种方式。湿式除尘:利用水泵将高压水注入中空钻杆中,水泥混合物从钻杆和煤层的缝隙间被挤出,顺着钻杆落在巷道中来降低粉尘污染。该系统布置简单,成本低廉,但易造成水管堵塞,巷道底部泥泞软化,造成水资源浪费,与目前环保理念相悖。为改善矿工工作环境,提出锚杆机机载式干式除尘,利用风机负压将粉尘吸走,含尘气流经过各级除尘器,不同粒径粉尘在力学作用下收集处理。
锚杆机干式除尘。根据锚杆机结构所限,采用多级除尘器串联布置。根据气流中粉尘的分散度和粉尘粒径与除尘器的关联关系,选用对含尘气流处理速度快,对大颗粒粉尘除尘效率高且体积紧凑的旋风除尘器为第一级除尘设备。为提高对呼吸性粉尘的过滤能力,选用过滤式除尘器作为本系统的最后一级除尘设备。为增加该系统的整体除尘效果,在旋风式除尘器和过滤式除尘器之间增加重力式除尘器。

综上所述,通过对锚杆车产尘机理进行分析,并结合除尘器特点确定本系统的结构流程,除尘动力装置。除尘动力装置主要由除尘风机及液压马达组成。除尘风机选用负压三叶罗茨风机,也叫罗茨真空泵,三叶罗茨风机是容积风机的一种,其优点有:①因采用了三叶转子结构及合理的椭圆形壳体内进出风口处结构,所以气体脉动性小,三叶罗茨风机振动小,产生的噪音低;②叶轮与轴为整体结构,运转平稳,性能稳定;③三叶罗茨风机容积率大,结构紧凑,易于安装。除尘风机与液压马达之间选用联轴器连接,结构简单,弹性好,价格低廉,减震性好,可保证其相对刚性运动,并具有过载保护功能。除尘风机顶部安装补气滤芯,起到降低风机本身发热和降低风机运转时噪音的作用。

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除尘风机在工作过程中,马达与风机的转轴转速在2500~4000rpm范围,转速较高,产生不同频谱噪声,对操作工人造成职业健康伤害。故在除尘
系统管路尾部增设阻抗式复合除尘器,及可对高强度的宽频带噪声控制,又能进一步提高整体除尘系统的除尘能力。

除尘系统管路。为减少除尘管路中的压力损失,管路在布置过程中的原则为宜短不宜长,为避免煤尘在管路中堆积,尽量减少弯道。考虑粉尘的安息角及滑动角,除尘管道应倾斜布置;分管与主管连接时,夹角30°~45°。

锚杆机主要除尘方法是利用除尘器除尘,干式除尘系统较湿式除尘具有除尘效率高,环保性强等优点,但也存在管路复杂,噪音大等缺点。针对不同工作面,可个性化定制锚杆机除尘系统,将干式除尘与湿式除尘相结合是本项目的另一研究方向。


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