Форсунки водяного орошения для пылеосаждения на угольных шахтах
В современных технологиях добычи угля особое место отведено решениям по обеспыливанию и предотвращению фрикционного искрообразования. Системы пылеподавления водяным орошением присутствуют в зоне горной выработки, погрузки, выемки, перегруза угля, в секциях механизированных крепей, в системах секционного орошения и водяных завес.
Борьба с пылеобразованием и фрикционным искрением должна осуществляться по всей цепочке технологического процесса шахты. Все ведущие предприятия-производители горно-шахтного оборудования оснащают его различными типами водяных форсунок и систем оросителей для пылеосаждения. Согласно «Правилам безопасности в угольных шахтах» Ростехнадзора от 19.11.2013 N 550 проходческие и очистные комбайны не могут эксплуатироваться без систем взрывозащитного орошения, в которых подача воды должна осуществляться на след резания, чтобы исключить возможность возгорания метано-воздушной смеси от фрикционных искр.
Применение форсунок водяного орошения в шахтах
Водяное орошение в шахтах может производиться с помощью гидравлических и пневматических форсунок как при низком (до 3 бар), так и при высоком давлении (от 15 бар). Низконапорное орошение используется в пылеподавлении на очистных и подготовительных забоях, при загрузке и перегрузке угольной массы. При использовании высокого давления можно достичь мелкодисперсного распыления воды, роста числа капель в воздухе, увеличения скорости полета капель, что повышает эффективность осаждения пыли.
В зонах разрушения угля за счет водяного орошения жидкость смачивает горную массу, тем самым предотвращая переход пыли во взвешенное состояние. Принято различать внутреннее и внешнее орошение. При внутреннем орошении вода на форсунки подается к режущим кромкам резцов и смачивает образующуюся угольную пыль до перехода во взвешенное состояние. В системах внутреннего орошения, которое обычно всегда сочетается с внешним, форсунки располагают на корпусе комбайна. Внешнее орошение, как дополнительный элемент системы пылеподавления, нацелено на взвешенную в воздухе пыль у источников пылеобразования, которые не попадают в зону действия форсунок внутреннего орошения.
Проходческие и очистные комбайны оснащены оросительными системами, в основу подавляющего большинства которых заложены полноконусные оросители (с конусным сплошным факелом распыления, КФ, например, КФ-2,2-40, КФ-5,0-75) с углами распыла 40-45⁰. Реже используются плоскофакельные (ПФ, например, ПФ-3,3-75, ПФ-3,3-40) и цельноструйные форсунки с компактной струей (например, Насадка Н-2,2). В среднем насосные установки этих комбайнов дают давление до 3 бар, которого вполне достаточно для эффективного орошения.
Форсунки могут также использоваться для пневмогидроорошения, когда водовоздушная смесь поступает на оросители очистных и проходческих комбайнов. Также применяются водовоздушные эжекторы. Сам эжектор представляет собой трубу длиной около 1 м, внутри которой располагается форсунка. Эжектор также устанавливают на очистном или проходческом комбайне. Под воздействием струи воды, вылетающей из форсунки под давлением до 2,5 бар, в трубе создается разрежение, происходит засасывание запыленного воздуха и образуется шламовоздушная смесь.
Форсунки для проходческих комбайнов
Такие горные машины, как проходческие комбайны, предназначены на разрушения горной массы и ее погрузки для дальнейшей транспортировки (в вагонетки, на конвейер или перегружатель). Угольная масса отбивается вращающимся исполнительным органом (буровой коронкой), располагающимся на стреле комбайна, которая может перемещаться по вертикали или горизонтали.
Наиболее популярнее модели проходческих комбайнов на российских угледобывающих предприятиях: EBZ 200С, КП-21, 12CM30, R-2000, КСП-33, КСП-35, CM25M3, ГПКС. Все эти марки проходческих комбайнов зарубежных и российских производителей всегда оснащаются системами внутреннего и внешнего орошения. Обычно обе эти системы сосредоточены на стреле, где располагаются форсунки орошения обрабатываемого участка и орошение под зубок (или в линию резания) через форсунки на исполнительном органе.
Внешнее орошение участка и орошение зоны погрузки обычно производится 30-40 форсунками полного конуса распыления при давлении 3 бара и углом 45 градусов. Внутреннее орошение под зубок или под резец связывает пыль в месте на острие резца, производится либо полнофакельными форсунками сплошного конуса либо цельноструйными форсунками компактной наполненной струей, среднее количество форсунок для внутреннего орошения породопроходческого комбайна составляет 40-50 шт.
Форсунки для очистных комбайнов
Очистной комбайн – это комбинированная горная машина, основным назначением которой является выемка угля в забоях, сочетающий в себе разрушение, дробление и погрузка породы. Обычно оснащается резательным устройством барабанного типа. В очистных комбайнах присутствуют системы внутреннего и внешнего орошения.
Внутренне орошение включает в себя шнековые форсунки орошения передних и задних резцов в количестве около 100 шт.
Системы внешнего орошения выемочного очистного комбайна установлены на левом и правом поворотных редукторах и на завальной стороне комбайна (корпус комбайна со стороны забоя). Количество форсунок внешнего орошения может достигать 30 шт.
В таких моделях очистных комбайнов как SL-300, SL-500, KSW-460NE, KSW-1140E, 4LS-20, KA200 для внутреннего и внешнего орошения используются полноконусные форсунки. У компании Лехлер есть опыт внедрения форсунок 490-ой, 502-ой (полный конус) и 216-ой (полый конус) серий в комбайнах одного из ведущих производителей горно-шахтного оборудования. В результате качество орошения значительно возросло, а расходы воды уменьшились.
Форсунки для водяных завес на шахтах
Для снижения запыленности воздуха, и на пути предполагаемого распространения пламени, детонации метановой смеси и угольной пыли необходимо располагать водяные завесы, создаваемые капельным потоком форсунок. Такие завесы устанавливают по ходу движения воздуха с поверхности, на переходах между участками выработки. Водяная форсуночная завеса комплектуется плоскофакельными (ПФ) и полноконусными (КФ) форсунками по периметру выработки. Они автоматически прекращают подачу воды при проезде шахтного транспорта или передвижении людей.
Форсунками оснащается и исходящая струя шахтного воздуха очистного или проходческого забоя, которая движется от забоя по горным выработкам к поверхности. Количество оросителей для водяных завес, и в исходящих струях с целью пылеподавления может составлять около 30 шт.
Форсунки для орошения механизированных крепей
Механизированная крепь используется на шахтах для поддержания боковых пород над призабойным пространством очистной выработки, чтобы сохранить его в рабочем и безопасном состоянии. Она позволяет обеспечить механизацию процессов крепления и управления кровлей, а также передвижение оборудования в забое.
В процессе перемещения крепи образуется большое количество пыли. Чтобы пыль не попала в очистной забой, и для пылеосаждения при передвижке самой крепи, используют систему водяного орошения форсунками. Вода подается вдоль межсекционных зазоров.
Процесс пылеподавления секций механизированной крепи происходит за счет форсунок, образующих водяную завесу, расположенных в нижней части перекрытия секции, которые разбрызгивают воду на комбайн во время его движения в лаве.
Все это делается для образования «водной преграды», уменьшающей поступление пыльного воздуха на рабочее место машиниста комбайна, и для формирования исходящих потоков пылесодержащего воздуха в направлении забоя. Орошение верхней и завальной частей секций крепей ведет к снижению образования пыли при передвижке секций.
