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经反复研究和试验，成功研制出了一套新型煤层钻孔高压水射流负压除尘装备。
1高压水射流负压除尘装备及技术原理1.1除尘装备及流程高压水射流负压除尘装备由积尘罩、水射流负压除尘装置、矿用隔爆电机和喷雾泵组成，主要结构如图1所示。
进入积尘罩的大颗粒煤通过出煤口直接靠重力作用进入编织袋内，小颗粒煤粉尘继续被吸入到水射流负压除尘装置内进行除尘和收集。其中隔爆电机用来驱动喷雾泵，系统的负压是由喷雾泵出来的高压水流经引射器喷射产生的。
1.2除尘装备的主要参数指标除尘装备的具体技术参数指标.
主要技术参数和指标序号参数名称参数值1矿用隔爆电机YBK2－100L2－4额定电压/V 380 /660额定功率/kW 2.2 2水射流泵额定压力/MPa 16 3负压风量/m 3？min－1 23 4工作噪声/dB（A）≤85 5消耗水量/th－1 0.15～0.18 6水质要求（浊度）/ mgL－1 5 1.3除尘原理首先通过引射器把高压水流转变为高速喷出的流体，从而产生了维持整个系统操作的负压，利用负压将煤尘吸入到积尘罩，并进入水射流负压除尘装置内。由于高速水射流的卷吸气流作用，使水雾化形成雾粒，并且雾粒直径小、表面积大和分散性好，负压除尘主要是依靠雾粒的大表面积吸附粉尘，达到除尘目的；另外由于雾粒和粉尘间的相对运动速度大，导致粒子荷电，依靠雾粒表面荷电可以进一步实现对粉尘的捕捉，这种捕捉作用尤其是对人体健康危害很大的呼吸性粉尘去除作用明显。大表面积雾粒的表面吸附粉尘和静电吸附粉尘的双重作用。
在高压水射流除尘器中，整个除尘过程可分为3个阶段：初始段、基本段和衰减段。高压水射流的出口速度很高，由引射器形成的高压水射流（当水压为10 MPa时，速度可达141 m/s）射入相对静止的含尘气体中后，由于流体的粘性作用，形成由液滴组成的高速湍流边界层，对周围的含尘气体产生强烈的卷吸作用。在沿射流喷射方向，湍流边界层不断扩大，中间的紧密射流核心不断地缩小，直至消失，这一段称为初始段，随后称为基本段，在基本段内雾粒的速度仍然很高，在更大的范围内继续强烈地卷吸含尘气体，射流继续扩散，直至充满全部管道断面。同时，由于高速湍动的射流边界层，形成相当的负压，不断有含尘气流被卷吸进湍流边界层，在集流器内形成连续的引射风流。最后是衰减区，液滴的速度减慢到不能再捕捉粉尘，在自重的作用下，粘附尘粒的低速液滴才开始逐渐降落。
高压水射流除尘器的除尘机理与文丘里除尘器的除尘机理不同〔3〕，主要靠射流边界层以及高速荷电的液滴流对含尘气体的卷吸作用达到除尘目的。
它集抽风、除尘2种功能于一体，是一种新型高效的除尘技术。
2井下应用2.1应用地点概况己15－31010工作面是平煤股份十二矿三水平首采工作面，位于三水平东翼上部，东邻八矿、南邻十二矿北山风井保护煤柱、西邻三水平3条下山、北面为未开采区域。工作面标高为－705～－775 m，垂深在1 015～1 100 m.煤层倾角在12°左右，煤层顶板和底板为深灰色砂质泥岩，透气性较差，煤层瓦斯含量达32.5 m 3 /t，瓦斯压力2.85 MPa.
2.2测点布置及钻孔参数钻孔为本煤层顺层钻孔，使用MK－4型钻机跨皮带施工，钻孔直径Φ89 mm.在钻孔深度达到50 m以后，开始进行试验。试验期间，分别测定不使用除尘装置和使用除尘装置2种情况下回风流中的粉尘浓度。共布置7个测点，如图2.
图2巷道内粉尘测点布置图3结果与分析3.1水射流压力的影响试验表明，当压力超过6 MPa时，射流开始产生卷吸作用，但此时不仅降尘效果较差，对于呼吸性粉尘去除效果更差。超过10 MPa时，卷吸作用十分强烈，使涡流区延长，大大提高了引风除尘效果。其原因如下：雾滴粒度d 0、喷嘴直径D及供水压力p的关系如下：d 0 = k（1.85D－1）/p（1）式中，k为比例系数，恒压喷雾时k = 34 530，脉冲喷雾时k =2 166.
由式（1）可知，当喷嘴直径D一定时，雾粒直径与供水压力成反比，随着供水压力的增大，雾粒直径减小。当供水压力低时，紊流边界层卷吸的风量小，水的粒度过大、数量少、分散性差、水滴表面积小，与粉尘发生碰撞和拦截的几率小，所以除尘效果差，而当压力较高时，由于紊流边界层卷吸风量的增加，水射流的破碎雾化距离较低水压时大为缩短，雾粒直径更细小。分散均匀度好，与粉尘碰撞和拦截的几率大，而且雾滴和尘粒的碰撞和磨擦也随之加剧，这就大大地提高了除尘效果，特别是提高了对呼吸性粉尘的捕捉作用。但是水压过大，雾粒粒度过小，在空气中存在的时间短，极易汽化，不利于除尘效果的进一步提高。理论研究表明，在雾粒粒度为60～160 um时，降尘效果最好。
综上所述，可将水力参数定为：压力p = 8～15 MPa，流量Q =50～30 L/min.高压水射流压力的确定后，流量参数根据除尘器的装机容量确定。
3.2除尘效率在试验期间，每间隔5 min分别在7个测点处测定一组粉尘浓度，测定时间1 h，每个测点共测定12组数据，未使用除尘装备与使用除尘装备测定的平均数据见表2.
4结语（1）顺层钻孔高压水射流负压除尘装备具有投资少、作用区域广、易控制、效果好的特点，对呼吸性粉尘达到了90%以上的除尘效率。
（2）顺层钻孔高压水射流负压除尘装备采用高压喷雾泵作为动力源，使得除尘器可以在高瓦斯环境下安全使用。
