綜放工作面監控噴霧降塵系統應用

王汝慧

綜放工作面監控噴霧降塵系統應用

王汝慧

為了降低綜放開采過程中在降架、移架、放頂煤以及割煤過程中產生的粉塵濃度，在大同煤礦集團公司塔山礦8210綜放工作面采用了智能監控噴霧降塵系統，實現綜放工作面生產過程中自動噴霧降塵，且井上可實時監控噴霧狀態，進一步完善了綜放工作面噴霧降塵系統的運行管理。

煤礦開采；防塵降塵；智能監控；降塵系統；數字信息化

0 引言

由于塔山礦煤層厚且煤質較松軟，所以采用低位放頂煤液壓支架的綜采放頂煤生產工藝，采煤過程中在降架、移架、放頂煤及采煤機割煤時極易產生大量粉塵，現場粉塵濃度高嚴重影響工作面安全生產和人員健康，需要通過架間噴霧解決粉塵問題。

現在常用的架間噴霧方式有3種。

一是手動控制，利用人工打開水路球閥進行噴霧。

二是電動的。此種方式架間噴霧水路主控裝置每架都要安裝一套，且發射和接收裝置均采用紅外線控制方式，所以不但安裝強度高，而且紅外對射不精確，發射器和接收器稍有方向性的移動，就會出現不能正常開機的情況。其中最大的缺陷還在于此裝置僅僅對采煤機的工作范圍有效，也就是說只有采煤機割煤經過支架時，此裝置才動作噴霧，而當工作面移架和放頂煤時則不動作、不噴霧。

三是液控閥式的，優點是整體體積小，操作方便。但此裝置也有一個致命的缺點，即使用時間一長，閥內的密封件就會因磨損而使得閥內水液互串，不但浪費乳化液，有時噴霧用水串入支架會使支架失控或損壞，造成重大的安全隱患。

為解決這些問題，降低工人勞動強度，實現綜采工作面粉塵的全面治理，創建標準化、信息化、數字化礦井，在二盤區8210工作面安裝全斷面智能自動噴霧降塵系統，從而達到理想的粉塵治理效果。

1 實施方案

綜采工作面自動灑水降塵裝置采用科學化、人性化的控制方式，可最大程度起到降塵效果，保護井下作業工人的身體健康，提高勞動生產效率，優化工作面作業環境；可對割煤過程、液壓支架移架過程、放頂煤過程實現噴霧降塵，并可實現地面控制及實時界面仿真控制。

在工作面每架支架設置3個噴灑點，分別為：前噴，即前探梁噴灑點，安裝4個噴嘴形成前部扇形阻塵水幕；中噴，即頂板中部的噴灑點，安裝2個噴嘴形成中部扇形阻塵水幕；后噴，即后尾板支柱的噴灑點，安裝2個噴嘴形成后部扇形阻塵水幕。在作業支架下風向降架、移架時3個噴灑點同時打開，延時自動關閉實現自動噴霧降塵、阻塵；放頂煤時在作業支架下風向后噴、中噴2個噴灑點同時打開，延時自動關閉實現自動噴霧降塵、阻塵。落架、移架、放頂煤的延時自動關閉時間及噴霧量可隨時調整設置。同時，還可在采煤機移動過程中根據采煤機位置控制前噴灑點打開，在采煤機下風端形成數條隨采煤機移動的水幕，阻擋采煤機割煤時產生粉塵擴散，有效降低粉塵濃度。噴灑點的位置及噴霧量及自動關閉時間可合理設置，從而達到既有效降塵又能用最少水量實現最佳除塵效果。

噴霧系統主要由主控設備PLC控制器、礦用隔爆型電動球閥高壓水源開關、礦用隔爆型本安電源、礦用綜采工作面噴霧降塵系統紅外發射器、礦用遙控發送器、礦用遙控接收器、霧化噴嘴、接觸開關以及水流管路組成，其安裝見圖1、2。

圖1 綜采智能噴霧支架安裝示意

圖2 系統安裝示意

2 工作原理

2.1 隨采煤機聯動定點噴霧降塵功能

采煤機割煤移動過程中，裝在采煤機上的紅外位置傳感器可根據移動方向和位置，向控制器發射信號?？刂破鞲鶕@些信號，計算出水幕的位置，控制相應的電動閥，在采煤機的下風端形成數條水幕（前噴）隨采煤機移動。水幕距離采煤機的間隔、噴灑時間，根據現場情況可通過集中控制器用紅外遙控器設定，從而對采煤機作業產生的大量粉塵進行有效阻隔和降塵，實現采煤機、架間噴霧聯動。

2.2 落架、移架自動噴霧除塵功能

落架、移架時，操作液壓手柄，裝在手柄上的磁控發射器工作，向控制器發射無線觸發信號?？刂破魇盏浇涍^編碼的信號后，控制落架、移架作業支架下風端水幕（前噴、中噴、后噴）打開，延時噴灑降塵。采煤機下風端水幕和噴灑時間，可通過集中控制器用紅外遙控器設定。

2.3 放頂煤自動噴霧除塵功能

放頂煤時，操作液壓手柄，裝在手柄上的磁控發射器工作，向控制器發射無線觸發信號?？刂破鹘邮盏浇涍^編碼的信號后，控制放頂煤作業支架下風端水幕（中噴、后噴）打開，延時噴灑降塵。采煤機下風端水幕和噴灑時間可通過集中控制器用紅外遙控器設定。

2.4 井上、下操作監控功能

控制器預留485通訊接口，可與系統中的集中控制器進行通訊。各種參數通過集中控制器設置。同時，集中控制器還可將工作面各種信息及參數通過井下環網傳到井上，監控系統能實時監測采煤機運行方向、位置和支架降架、移架、放煤作業的位置、割煤道數、噴霧除塵等工作面作業信息，并生成生產運行圖表及記錄；也可在地面調度室直接控制噴霧點開停狀態并調整運行參數控制界面（見圖3）。

圖3 運行參數控制界面

3 特點

(1)系統采用集散控制，由多套噴灑控制器和一套集中控制器構成。由集中控制器集中管理，可井下獨立運行。集中控制器預留以太網接口，能與井下以太環網交換機相連，通過環網將系統各種狀態及參數傳送到井上，實現地面監控及操作。

(2)由于本系統降架、移架、放頂煤信號及電動閥控制信號全部采用無線通訊，使安裝、使用、維護更加簡單方便，比傳統方式減少電纜200余條，極大程度上解決了電纜過多、易拉斷所造成的使用、維護困難的問題。

(3)本系統對液壓支架的液壓系統沒有進行任何更改、變動，不影響原來的液壓手柄的操作，從而不會對原來的支架控制系統產生任何影響。

(4)工作面智能照明?？刂破黝A留照明控制功能，有常亮、定時、跟蹤采煤機位置和移架、放煤照明模式。

(5)地面操作界面友好，人性化高，操作簡便易行，可對井下噴霧裝置進行實時控制，為生產調度中心、相關職能部門和礦領導指揮決策提供方便。

(6)該系統中所包含的單臺噴霧機器具有以下特點：

①控制箱、紅外接收器、電動球閥一體化設計，結構簡單，體積小，外形美觀，安裝方便。由于采用電動球閥，適用于各種水質且無滴漏。

②控制箱與球閥齒輪箱相對隔離，解決了防止水進入控制器的問題。

③控制器采用美國MOTOROLA單片機，電路簡單，運行可靠，各種功能都可通過編程實現，系統配置靈活、方便。

④控制器設計有大屏幕液晶顯示，落架、移架、放煤、煤機位置等參數狀態一目了然。

⑤控制器的各種參數用紅外遙控器隨時設定，無需打開機箱，使用更加方便，人性化。

4 應用情況

（1）8210綜放工作面噴霧系統的使用有效降低了工作面粉塵濃度，粉塵濃度（全塵）由原先的63 mg/min左右降低到20 mg/min左右，凈化了工作環境中的風流，減輕了礦井的防塵壓力。粉塵濃度的降低，有效減少了粉塵堆積，為礦井安全生產提供了必要的保障。

（2）解決了綜采工作面架間噴霧使用不正常的問題，結束了長期以來架間噴霧靠人工的歷史，從根本上消除人的不可靠性，降低了工人的勞動強度。

（3）隨著工作面及巷道粉塵濃度的降低，工作面工作人員身體的受侵害程度減輕，避免了職工塵肺病的發生，保障了職工的生命安全和身體健康。

針對以往降塵技術自動化水平不高的缺點，綜放工作面生產過程中采用的自動化噴霧降塵技術，有效地解決了綜合防塵的難點問題，實現了技術上的突破，全面提高了防塵設施的使用率，取得了顯著的降塵效果，改善了職工工作環境，為煤礦安全生產提供了可靠的技術保障。

Application of Monitoring Spray and Dust Suppression System in Fully Mechanized Working Face

Wang Ruhui

In order to reduce dust concentration that support dorpping，supportmoving,top coal caving and coal cutting produce in the full-mechanized caving process,intelligentmonitoring spray and dust suppression system is used in 8210 fully mechanized working face of Tashan Mine of Datong Coal Mine Group,spray and dust suppression are implemented in production process of fully mechanized working face,and spray condition can be real time monitored on the ground,operation management of spray and dust suppression system in fully mechanized working face is further improved.

coal mining;dustproof and dust reduction;intelligent monitoring;dust suppression system；digital information

TD714+.4

B

1000-4866(2015)01-0012-03

2015－01－10

王汝慧，男，1982年1月出生，現在山西焦煤集團北京辦事處工作，助理工程師。