煤矿生产时,各工序都会产生一定量的粉尘,受通风及机械设备影响,这些粉尘将充斥生产空间,并随风流在工作面内飞扬,严重污染井下作业环境,给矿工的身体健康造成严重危害;飞扬在空气中的粉尘使得能见度降低,设备的工作环境遭到破坏,事故发生率上升,当粉尘达到一定浓度时,还容易引起瓦斯与煤尘爆炸。采、掘工作面是井下生产中最主要的粉尘来源,约50%的粉尘来自采、掘工作面,是矿井防尘工作的重中之重。由于煤矿开采特殊环境和条件,国内外煤矿井下普遍以湿式防、降尘方法为主;在我国煤矿井下采用最广泛的降尘方法就是雾炮喷雾降尘。
(1)雾炮喷雾降尘原理
车载式雾炮机喷雾降尘过程可以看作是一个液态雾粒与固态粉尘粒的凝结过程。该过程主要是通过惯性碰撞、拦截捕尘、布郎扩散和荷电捕尘等机理的综合作用来实现喷雾降尘。喷雾降尘效果取决于水雾粒与尘粒的凝结效率。
不同的喷雾压力,喷嘴喷出的雾流粒径和速度等有着很大的区别。低压喷雾时,容易衰减,雾流射程较近;高压喷雾时,喷嘴喷出的雾流速度较高,在空气阻力的影响下,距喷嘴很短的距离上就分散形成雾粒,没有明显的雾流衰减区,射程较远。国内外研究表明,高压喷雾具有雾粒的运动速度高、雾粒密度大、雾粒直径小及雾流射程远、覆盖面积大、耗水量小及喷嘴不易堵塞等显著优点;此外高压喷雾的雾粒还带有一定的静电荷,通过与粉尘自身的静电发生异性相吸,可以对微细粉尘进行有效净化,因此相对低中压喷雾,高压喷雾对微细粉尘的降尘效率最高,能够很好地满足高效降尘的要求。
(2)雾炮喷雾降尘影响因素
影响风送式雾炮机喷雾降尘效果的因素:水的特性、喷嘴形式及参数、雾流特性、喷雾流量、喷雾压力和喷雾系统的合理匹配与布置、粉尘粒度分布等。其中,喷嘴参数、喷雾压力及粉尘粒度分布是影响喷雾降尘效果最为关键的因素。喷嘴参数和喷雾压力决定了喷雾降尘的雾流特性和喷雾流量,喷雾雾粒与粉尘粒度分布的合理匹配直接决定最终的降尘效果。喷雾压力越高,喷嘴喷出的雾粒直径越小,分散的均匀性也越好。在恒压喷雾条件下,雾粒直径喷嘴的喷口直径一定,喷雾压力越高,喷出的雾粒直径越小;喷雾压力一定,喷嘴的喷口直径越小,喷出的雾粒直径越小。
高塔式除尘雾炮机高压喷雾降尘是采、掘面粉尘治理的一种非常简便、有效的降尘措施,可有效降低生产时的粉尘产生量,但必须根据工作面的具体特点针对性地选择合适的喷雾系统及合理的工作参数;试验矿井采、掘工作面采用喷雾降尘系统后,综采面和掘进面司机处的总粉尘降尘效率分别为89.7%和91.5%,呼吸性粉尘降尘效率分别为88.0%和84.3%,有效解决了工作面生产时的粉尘污染问题;虽然采取喷雾降尘措施后,工作面粉尘浓度有了很大的下降,但由于原始粉尘浓度较高,工作面在生产时的粉尘浓度距国家标准仍有一定差距,应同时采取煤层注水、化学降尘及抽尘净化等-防尘措施实现综合防尘。
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