綜放工作面監(jiān)控噴霧降塵系統(tǒng)應(yīng)用

王汝慧

綜放工作面監(jiān)控噴霧降塵系統(tǒng)應(yīng)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(chǎn)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(jiān)控噴霧降塵系統(tǒng)，實現(xiàn)綜放工作面生產(chǎn)過程中自動噴霧降塵，且井上可實時監(jiān)控噴霧狀態(tài)，進一步完善了綜放工作面噴霧降塵系統(tǒng)的運行管理。

煤礦開采；防塵降塵；智能監(jiān)控；降塵系統(tǒng)；數(shù)字信息化

0 引言

由于塔山礦煤層厚且煤質(zhì)較松軟，所以采用低位放頂煤液壓支架的綜采放頂煤生產(chǎn)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(chǎn)生大量粉塵，現(xiàn)場粉塵濃度高嚴(yán)重影響工作面安全生產(chǎn)和人員健康，需要通過架間噴霧解決粉塵問題。

現(xiàn)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(fā)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(fā)射器和接收器稍有方向性的移動，就會出現(xiàn)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(jīng)過支架時，此裝置才動作噴霧，而當(dāng)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(yōu)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(nèi)的密封件就會因磨損而使得閥內(nèi)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(xiàn)綜采工作面粉塵的全面治理，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、數(shù)字化礦井，在二盤區(qū)8210工作面安裝全斷面智能自動噴霧降塵系統(tǒng)，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(xué)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(yè)工人的身體健康，提高勞動生產(chǎn)效率，優(yōu)化工作面作業(yè)環(huán)境；可對割煤過程、液壓支架移架過程、放頂煤過程實現(xiàn)噴霧降塵，并可實現(xiàn)地面控制及實時界面仿真控制。

在工作面每架支架設(shè)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(yè)支架下風(fēng)向降架、移架時3個噴灑點同時打開，延時自動關(guān)閉實現(xiàn)自動噴霧降塵、阻塵；放頂煤時在作業(yè)支架下風(fēng)向后噴、中噴2個噴灑點同時打開，延時自動關(guān)閉實現(xiàn)自動噴霧降塵、阻塵。落架、移架、放頂煤的延時自動關(guān)閉時間及噴霧量可隨時調(diào)整設(shè)置。同時，還可在采煤機移動過程中根據(jù)采煤機位置控制前噴灑點打開，在采煤機下風(fēng)端形成數(shù)條隨采煤機移動的水幕，阻擋采煤機割煤時產(chǎn)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(guān)閉時間可合理設(shè)置，從而達到既有效降塵又能用最少水量實現(xiàn)最佳除塵效果。

噴霧系統(tǒng)主要由主控設(shè)備PLC控制器、礦用隔爆型電動球閥高壓水源開關(guān)、礦用隔爆型本安電源、礦用綜采工作面噴霧降塵系統(tǒng)紅外發(fā)射器、礦用遙控發(fā)送器、礦用遙控接收器、霧化噴嘴、接觸開關(guān)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(tǒng)安裝示意

2 工作原理

2.1 隨采煤機聯(lián)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(jù)移動方向和位置，向控制器發(fā)射信號。控制器根據(jù)這些信號，計算出水幕的位置，控制相應(yīng)的電動閥，在采煤機的下風(fēng)端形成數(shù)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(jù)現(xiàn)場情況可通過集中控制器用紅外遙控器設(shè)定，從而對采煤機作業(yè)產(chǎn)生的大量粉塵進行有效阻隔和降塵，實現(xiàn)采煤機、架間噴霧聯(lián)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(fā)射器工作，向控制器發(fā)射無線觸發(fā)信號。控制器收到經(jīng)過編碼的信號后，控制落架、移架作業(yè)支架下風(fēng)端水幕（前噴、中噴、后噴）打開，延時噴灑降塵。采煤機下風(fēng)端水幕和噴灑時間，可通過集中控制器用紅外遙控器設(shè)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(fā)射器工作，向控制器發(fā)射無線觸發(fā)信號。控制器接收到經(jīng)過編碼的信號后，控制放頂煤作業(yè)支架下風(fēng)端水幕（中噴、后噴）打開，延時噴灑降塵。采煤機下風(fēng)端水幕和噴灑時間可通過集中控制器用紅外遙控器設(shè)定。

2.4 井上、下操作監(jiān)控功能

控制器預(yù)留485通訊接口，可與系統(tǒng)中的集中控制器進行通訊。各種參數(shù)通過集中控制器設(shè)置。同時，集中控制器還可將工作面各種信息及參數(shù)通過井下環(huán)網(wǎng)傳到井上，監(jiān)控系統(tǒng)能實時監(jiān)測采煤機運行方向、位置和支架降架、移架、放煤作業(yè)的位置、割煤道數(shù)、噴霧除塵等工作面作業(yè)信息，并生成生產(chǎn)運行圖表及記錄；也可在地面調(diào)度室直接控制噴霧點開停狀態(tài)并調(diào)整運行參數(shù)控制界面（見圖3）。

圖3 運行參數(shù)控制界面

3 特點

(1)系統(tǒng)采用集散控制，由多套噴灑控制器和一套集中控制器構(gòu)成。由集中控制器集中管理，可井下獨立運行。集中控制器預(yù)留以太網(wǎng)接口，能與井下以太環(huán)網(wǎng)交換機相連，通過環(huán)網(wǎng)將系統(tǒng)各種狀態(tài)及參數(shù)傳送到井上，實現(xiàn)地面監(jiān)控及操作。

(2)由于本系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)對液壓支架的液壓系統(tǒng)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(tǒng)產(chǎn)生任何影響。

(4)工作面智能照明。控制器預(yù)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(chǎn)調(diào)度中心、相關(guān)職能部門和礦領(lǐng)導(dǎo)指揮決策提供方便。

(6)該系統(tǒng)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(shè)計，結(jié)構(gòu)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(zhì)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(xiàn)，系統(tǒng)配置靈活、方便。

④控制器設(shè)計有大屏幕液晶顯示，落架、移架、放煤、煤機位置等參數(shù)狀態(tài)一目了然。

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

4 應(yīng)用情況

（1）8210綜放工作面噴霧系統(tǒng)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(huán)境中的風(fēng)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(chǎn)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(jié)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(fā)生，保障了職工的生命安全和身體健康。

針對以往降塵技術(shù)自動化水平不高的缺點，綜放工作面生產(chǎn)過程中采用的自動化噴霧降塵技術(shù)，有效地解決了綜合防塵的難點問題，實現(xiàn)了技術(shù)上的突破，全面提高了防塵設(shè)施的使用率，取得了顯著的降塵效果，改善了職工工作環(huán)境，為煤礦安全生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)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(xiàn)在山西焦煤集團北京辦事處工作，助理工程師。