翟鎮(zhèn)煤礦采煤面防塵智能化系統(tǒng)研究

佟 強(qiáng),車(chē)玉龍,楊仁樹(shù),許 鵬

(1.山東能源新礦集團(tuán)，山東 泰安 271207；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)深部巖土力學(xué)與地下工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083)

近年來(lái)，隨著煤礦井開(kāi)采強(qiáng)度和機(jī)械化程度的不斷提高，井下產(chǎn)塵點(diǎn)和產(chǎn)塵量也不斷增加[1]。在礦井生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，都會(huì)產(chǎn)生大量的煤塵和巖塵，這統(tǒng)稱(chēng)為粉塵,其危害性極大，能污染工作場(chǎng)所，危害人體健康；煤塵在一定的條件下還可以發(fā)生爆炸，釀成嚴(yán)重的災(zāi)害[2]。針對(duì)煤塵的防護(hù)問(wèn)題得到了煤炭企業(yè)的高度重視，同時(shí)國(guó)內(nèi)許多學(xué)者也做了大量的研究工作，取得了大量的研究成果[3-8]。研究?jī)?nèi)容多數(shù)圍繞綜采煤，炮掘面等，研究智能化系統(tǒng)防塵技術(shù)相對(duì)較少，本文通過(guò)對(duì)采煤面防塵智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從產(chǎn)塵主要環(huán)節(jié)入手，系統(tǒng)治理煤塵給采煤面帶來(lái)的不利影響。經(jīng)過(guò)翟鎮(zhèn)煤礦的實(shí)踐驗(yàn)證，該系統(tǒng)具有很好的防塵效果。

1 采煤面防塵智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

翟鎮(zhèn)煤礦采煤工作面全部采用綜合機(jī)械化開(kāi)采，煤層含水低，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)觀察，綜采工作面產(chǎn)塵的主要環(huán)節(jié)根據(jù)產(chǎn)塵量的大小可分為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：①采面高滾筒切割煤層時(shí)，上部煤(巖)快速下落，產(chǎn)生大量粉塵，這類(lèi)粉塵主要是從底板向四周擴(kuò)散；②滾筒強(qiáng)力切割煤(巖)體時(shí)產(chǎn)生大量的粉塵，此類(lèi)煤塵隨滾筒的移動(dòng)而移動(dòng)；③機(jī)組與溜子之間形成通道煤炭下運(yùn)，風(fēng)流上行，在機(jī)組下部形成粉塵流沿通道上行并向外擴(kuò)散流動(dòng)；④裝運(yùn)轉(zhuǎn)載過(guò)程中產(chǎn)生粉塵；⑤采煤支架移架降架時(shí)。根據(jù)以上粉塵產(chǎn)生和擴(kuò)散的特點(diǎn)，通過(guò)應(yīng)用以下設(shè)備進(jìn)行防治粉塵。

1.1 采煤機(jī)內(nèi)外噴霧裝置

采煤機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)割煤時(shí)，工作面產(chǎn)生的煤塵的濃度高達(dá)212mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的濃度，為了更有效的降低煤塵的擴(kuò)散，首先從煤塵的源頭治理，在采煤機(jī)上安設(shè)了內(nèi)外噴霧裝置，更加直接有效的防治煤塵，降低回采工作面割煤時(shí)所產(chǎn)生煤塵的生成量，使煤塵的濃度降低到40 mg/m3，減少了煤塵的蔓延擴(kuò)散量。

1.2 光電噴霧裝置

對(duì)架間噴霧裝置進(jìn)行改進(jìn)，由傳統(tǒng)的人工開(kāi)啟改為了光束傳感器來(lái)控制電磁閥工作，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)架間噴霧。

1.3 新式移架降架?chē)婌F裝置

如圖1所示，新式移架降架?chē)婌F裝置工作原理是通過(guò)立柱降柱打開(kāi)雙向鎖A腔，使一部分液體從雙向鎖進(jìn)液口進(jìn)入使其打開(kāi)閥芯，液體通過(guò)出液口進(jìn)入閥組，A腔打開(kāi)同時(shí)B腔也隨之打開(kāi)構(gòu)成回路。將防塵主管通過(guò)一根Φ10mm膠管接入雙向鎖進(jìn)液口3，再通過(guò)膠管將回液口4與架間噴霧相聯(lián)，這樣工作液打開(kāi)A腔，B腔也同時(shí)打開(kāi)，通過(guò)以上循環(huán)就實(shí)現(xiàn)了降柱的同時(shí)自動(dòng)打開(kāi)防塵管路。

圖1 新式移架降架?chē)婌F裝置示意圖

為了使本架不受外部回液的影響，在本架回液管路上加一個(gè)單向交替閥，用回液主管路壓力將交替閥的一個(gè)腔閉住，使本架不受影響，在雙向鎖與立柱上腔之間的一球閥，使其打開(kāi)五分之一，使液體僅能打開(kāi)雙向鎖為宜，不至于降架時(shí)影響立柱降架速度。

1.4 煤層注水裝置的研究

MK-3型全液壓坑道鉆機(jī)，該鉆機(jī)功率大(15kW)鉆孔傾角容易掌握，用Φ42mm鉆桿，最大鉆孔深度可達(dá)150m，滿(mǎn)足了煤層注水的鉆孔深度要求。鉆機(jī)相關(guān)主要參數(shù)如表1所示。

表1 鉆機(jī)相關(guān)參數(shù)

應(yīng)用壓風(fēng)排碴技術(shù)進(jìn)行井下鉆孔施工，改變了傳統(tǒng)的以清水作沖洗介質(zhì)的鉆孔施工方法，采用了以空氣(風(fēng)力)作為鉆孔沖洗介質(zhì)的施工工藝，避免了因塌孔造成的卡鉆、埋鉆事故，實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜結(jié)構(gòu)易塌孔煤層中的高效鉆孔。煤層的原始水份含量由原來(lái)的1.69％提高到5.8％，有效地起到濕潤(rùn)煤層的效果。

1.5 轉(zhuǎn)載點(diǎn)自動(dòng)噴霧裝置

在轉(zhuǎn)載機(jī)電控回路上接一入個(gè)電磁閥，轉(zhuǎn)載機(jī)電機(jī)的開(kāi)關(guān)控制，隨機(jī)噴霧啟動(dòng)或停止，達(dá)到自動(dòng)噴霧的效果。

1.6 紅外線(xiàn)噴霧網(wǎng)式撲塵器

紅外線(xiàn)噴霧網(wǎng)式撲塵器以巷道斷面為基礎(chǔ)，截取雙層紗網(wǎng)制作一個(gè)覆蓋全斷面的攔截面，并在攔截面的后方0.3m處安設(shè)一道紅外線(xiàn)凈化水幕， 確保水幕的水正好噴灑在砂網(wǎng)上，在對(duì)砂網(wǎng)沖刷的同時(shí)就形成了一層水幕簾子，為了避免行人通過(guò)水幕的開(kāi)啟，水幕受紅外線(xiàn)探頭感應(yīng)開(kāi)關(guān)。

2 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)的成功應(yīng)用，從技術(shù)層面上提高了礦井生產(chǎn)的安全系數(shù)，改善井下礦工的工作環(huán)境，對(duì)于指導(dǎo)工礦企業(yè)的安全生產(chǎn)也具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。經(jīng)濟(jì)效益方面該系統(tǒng)使得井下各類(lèi)設(shè)備(施)免受粉塵侵蝕，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用年限，降低了檢修、維護(hù)費(fèi)用，并保證其正常使用。僅此一項(xiàng)每礦每年可節(jié)約設(shè)備(施)維修和保養(yǎng)費(fèi)用近20萬(wàn)元。隨著井下采煤面防塵技術(shù)的提高，事故率大大降低，減少了井下粉塵爆炸、火災(zāi)等事故的發(fā)生率，保證了礦井的安全、高效生產(chǎn)，維護(hù)了礦區(qū)的和諧、穩(wěn)定，取得了良好的社會(huì)效益。

[1]朱懷龍,周計(jì)彬,高輝.柳泉煤礦綜合防塵方法的研究與實(shí)踐[J].采礦技術(shù),2011,11(1):32-34.

[2]沈雁波.煤礦井下防塵技術(shù)應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2011(4):11.

[3]宋忠亮,殷允雷,田靖夫.炮掘工作面防塵技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐[J].山東煤炭科技,2010(1):191-192.

[4]邵建剛.淺談煤礦防塵管理技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2011(28):108.

[5]李俊峰,劉斌.綜掘工作面綜合防塵系統(tǒng)的研制與應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化,2010(3):21-23.

[6]李玉文,賈寅明,楊景旺.煤礦綜合防塵新技術(shù)的應(yīng)用與研究[J].中國(guó)礦業(yè),2008,17(7):69-70.

[7]馮俊杰,劉永立,劉玉泉.煤礦防塵措施[J].煤炭技術(shù),2002,21(6):32-34.

[8]宋偉,孫慶鵬,王美光,等.綜采、綜掘工作面綜合防塵技術(shù)[J].山東煤炭科技,2011(1):175-176.