淺析皮帶轉載點機械自動噴霧在煤礦安全生產中的應用

王森 宋洪陽 陳海峰

摘要：為了提高皮帶轉載點噴霧的噴射距離、覆蓋面積、霧化效果，降低生產成本消耗，我礦認真研究ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵噴霧裝置的工作原理，在不增加使用難度的前提下，本著方便、經濟、便捷的方針，增大了噴霧噴頭容量，噴頭內部形成霧化腔，霧化容腔可以使壓風和壓水更好的混合，同時還對混合體有加壓和蓄能作用，真正做到了無人值守、自動噴霧、連續工作，解決了ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵噴霧諸多不足，，大大降低了井下空氣中的粉塵濃度，較好地消除了粉塵隱患，進而保障職工身體健康，創造良好的生產作業環境。

Abstract： In order to improve the injection distance， coverage area， atomization effect of the belt reprinting point spray， and reduce the cost of production， the mine carefully studies the working principle of the ZPC 127 mine automatic sprinkler spray device. Without increasing the difficulty of use， in line with the principle of convenience， economy， and convenience， the capacity of spray heads has been increased， and fog cavities have formed inside the spray heads. Fogging cavities can make better mixing of pressurized wind and pressurized water， and at the same time they also have pressure and energy storage effects on mixtures. It has truly achieved unmanned， automatic spraying， and continuous work， and has solved many deficiencies in the automatic sprinkling of water and dust spray for the ZPC 127 mine. It has greatly reduced the concentration of dust in the underground air， and has better eliminated the hidden dangers of dust， thus ensuring the health of employees and creating a good working environment.

關鍵詞：粉塵防治;機械自動;提高霧化效果;降低生產成本;保障身體建康、創造良好工作環境

Key words： dust control;automatic machinery;improve atomization;reducing production costs to ensure good health and a good working environment

中圖分類號：TD714? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0151-03

0? 引言

煤塵以沉積堆積和懸浮兩種狀態存在，具有極大的危害性，其危害主要有：一是污染井下空氣，使工作環境惡劣，不利于安全作業;二是懸浮狀態的煤塵，特別是直徑在0.2～10μm的游離狀塵粒，可以被人體直接吸入氣管、支氣管、肺泡，瘀滯呼吸道，引起呼吸道炎癥，嚴重時形成煤矽肺病，造成病人呼吸苦難，甚至死亡;三是煤塵一般具有爆炸性，當煤塵濃度達到下限30～50mg/m3，上限達到1000～2000mg/m3，熱源溫度達到610～1050℃，氧含量不低于18%時，會發生煤塵爆炸事故，造成礦毀人亡;四是瓦斯爆炸沖擊波，揚起堆積煤塵，引起煤塵爆炸，使瓦斯事故進一步擴大。由此可見，煤塵是煤炭生產過程中的一項重大安全生產隱患，嚴重威脅井下員工生命安全和礦井安全。煤炭運輸過程產生煤塵僅次于工作面破煤落煤，而皮帶運輸機是現代化礦井原煤運輸的主要設備。由于皮帶運輸機有一定的速度，且皮帶轉載點間有0.5m左右的落差，從而造成皮帶轉載點煤流在下落過程中剪切氣流會使部分煤塵從煤流中向四周擴散出來，使得細小的粉塵會擴散到空氣中，產生較大的粉塵污染。皮帶運輸機托輥將沉積在上面的煤塵進行二次碾壓，由皮帶速度產生的揚力帶到空氣中，加上巷道內的風流作用，形成二次粉塵污染。同時粉塵隨風流漂移到巷道內，增大巷道內粉塵濃度。巷道內風流存在的情況下 （通常是0.8m/s～4m/s），大顆粒粉塵沉降距離與粉塵粒徑成正比關系。而粒徑小于10μm的粉塵通常難于沉降，隨風流漂移，特別是粒徑為0.2μm～5μm的微細塵容易吸入肺內并儲集，危害極大，所以皮帶轉載點防塵重點是粒徑10μm以下的粉塵。

1? ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵裝置基本概況

ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵裝置主要由1臺KXP127礦用自動灑水裝置控制器（簡稱“控制器”）、1臺ZP-12C礦用自動灑水降塵裝置用觸控傳感器（簡稱“觸控傳感器”）、1臺FYF遙控發生器、1個PT-SS1噴頭組件、RB2-10二層鋼絲編制液壓支架軟、MYQ-0.3/0.5（1.0）mm2煤礦用移動輕型橡套軟電纜組成。

2? ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵裝置缺點

①ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵裝置結構復雜、成本較高（每套需要3000元）、挪移不方便、容易出現故障（維護、檢修費用高）等。②ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵裝置利用水壓提供動力，雨幕噴射的距離近，覆蓋面小，霧化效果不好，針對不同粒徑和性質的粉塵起不到良好的捕捉沉降和阻流沉降。③ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵裝置的控制器必須安裝在干燥無頂板無淋水的巷道內，一旦進水可能會發生線圈因受潮而漏磁以致燒毀控制器，安裝環境要求比較苛刻。④ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵裝置的控制器電磁閥的接線頭松動或線頭脫落，一旦控制器電磁閥的接線頭松動或線頭脫落容易造成控制器失爆，對煤礦安全存在威脅。⑤ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵裝置噴頭容易堵塞、銹蝕造成雨幕失效和霧化效果不好;要想產生很好的霧化效果，就必須將控水閥門開啟的較大，從而造成噴霧下方皮帶打滑，影響運輸安全。

3? 皮帶轉載點機械自動噴霧裝置具體實施方式

3.1 皮帶轉載點機械自動噴霧裝置包括固定于煤通道上方的固定支架12，所述固定支架12上設有用于供高壓風進入的第一注液槍1用于供高壓水進入的第二注液槍2和噴霧裝置，第一注液槍1和第二注液槍2上分別設有與煤通道上的煤接觸的第一控制手柄5和第二控制手柄8，所述第一控制手柄5和第二控制手柄8分別控制第一注液槍1和第二注液槍2的內部通道的開閉，且第二控制手柄8的長度大于第一控制手柄5，所述第一注液槍1和第二注液槍2均與噴霧裝置連接，所述第一控制手柄5和第二控制手柄8上均設有與煤通道上的煤接觸的滑輪，當煤通道上有煤經過時，第一控制手柄5和第二控制手柄8上的滑輪在煤上滑動，帶動第一控制手柄5和第二控制手柄8上移，第一注液槍1和第二注液槍2內部通道打開，當無煤經過煤通道時，第一控制手柄5和第二控制手柄8自動下落，進入第一注液槍1和第二注液槍2的內部通道處于關閉狀態，采用純機械結構達到自動控制的目的，不需要外界提供能量，所述第一注液槍1上設有供高壓風進入的第一進口3和供高壓風噴出的第一出口4，第二注液槍2上設有供高壓水進入的第二進口5和供高壓水噴出的第二出口6，高壓風和高壓水分別進入第一注液槍1和第二注液槍2，然后進入噴霧裝置，由于第二控制手柄8的長度大于第一控制手柄5，當有煤經過時，第二控制手柄8先與煤接觸進行滑動，使第二注液槍2內的通道打開，高壓水先進入噴霧裝置，避免了出水不出霧的現象。

3.2 皮帶轉載點機械自動噴霧裝置包括噴頭11、與噴頭11連接的高壓風管9和高壓水管10，所述噴頭11包括鋼管、與所述鋼管連接的錐形管道和與錐形管道連接的噴嘴，所述鋼管與所述錐形管道組成用于將液體和風混合的霧化腔，所述第一出口4通過高壓風管9與噴頭11連接，高壓風經第一注液槍1的第一出口4進入噴頭11，所述第二出口7通過高壓水管10與噴頭11連接，高壓水經第二注液槍2的第二出口6進入噴頭11，所述第一進口3和第二進口6分別與高壓風源和高壓水源連接，為霧化裝置提供高壓風和高壓水，霧化腔可以使高壓風和高壓水更好的混合，同時還對混合體有加壓和蓄能作用，高壓風進入霧化腔，一部分和高壓水進行混合，一部分對混合體起引射作用，能夠有效解決噴頭噴霧“出水不出霧”的現象，使水霧增強和加大，水霧分布范圍廣，能充分濕潤附著粉塵，大大降低了井下空氣中的粉塵濃度，提高了降塵效果，較好地消除了粉塵隱患。

4? 結論

4.1 皮帶轉載點機械自動噴霧裝置噴頭采用螺紋、直徑1.5寸的無縫鋼管、直徑4分的無縫鋼管以及直徑19mm的直通焊接而成，噴頭噴口大，能夠有效解決噴頭堵塞、銹蝕造成的噴霧失效和霧化效果不好的問題，能充分濕潤附著粉塵，大大降低了井下空氣中的粉塵濃度，提高了降塵效果，較好地消除了粉塵隱患。

4.2 皮帶轉載點機械自動噴霧裝置一是壓風和承壓水混合后產生的霧粒捕捉到粉塵顆粒后，使塵粒的質量和直徑增加，利于塵粒之間的碰撞，當塵粒相互碰撞時，由于表面有水氣包圍，反彈力減少，塵粒便會逐漸沉降下來;二是壓風和承壓水混合后在壓風的引射作用下形成一個屏障，阻礙了粉塵顆粒的擴散，將粉塵阻隔在煤壁附近的一定空間內使粉塵顆粒和霧粒更好的作用，增強了降塵效果。

4.3 皮帶轉載點機械自動噴霧裝置噴頭內有霧化溶腔，霧化容腔可以使壓風和壓水更好的混合，同時還對混合體有加壓和蓄能作用，壓風從霧化容腔的中空管中引入，一部分和承壓水進行混合，一部分對混合體起引射作用，能夠有效解決噴頭噴霧“出水不出霧”的現象，使水霧增強和加大，水霧分布范圍廣，能充分濕潤附著粉塵，大大降低了井下空氣中的粉塵濃度，提高了降塵效果，較好地消除了粉塵隱患。

4.4 皮帶轉載點機械自動噴霧裝置采用純機械結構達到自動控制，不要外界提供能量（電能、風能、水能等），利用皮帶上煤流經過帶動焊接有滑輪的注液槍手柄上移，使噴霧處于開啟狀態（注液槍手柄一端焊接滑輪，皮帶煤流經過帶動焊接有滑輪的注液槍手柄上移，進而使注液槍內部通道處于開啟狀態，也就是噴霧處于開啟狀態）;一旦皮帶上無煤流經過時，焊接有滑輪的注液槍手柄自動下落，使噴霧處于關閉狀態（注液槍手柄一端焊接滑輪，皮帶上無煤流經過時，焊接有滑輪的注液槍手柄自動下落，進而使注液槍內部通道處于關閉狀態，也就是噴霧處于關閉狀態）。

4.5 皮帶轉載點機械自動噴霧裝置設置兩級霧化裝置，一是采用焊接在固定支架上的兩個注液槍分別與供風、供水管路相連，再利用高壓軟管分別與噴霧裝置上進風口、進水口相連，且焊接有滑輪的控風注液槍手柄長度低于焊接有滑輪的控水注液槍手柄長度，目的是皮帶上煤流先經過焊接有滑輪的控水注液槍，使噴霧水源通道處于開啟狀態，進而使水流能夠充滿噴霧霧化容腔內;然后皮帶上煤流經過焊接有滑輪的控風注液槍，使噴霧風源通道處于開啟狀態，借助風力將水轉變成霧的效果，完成噴霧;二是通過調節注液槍與供風、供風管路閥門開啟的大小，控制供風、供水量，進而調節噴粒的大小和噴射壓力的大小，使噴霧處于最理想狀態，達到可以針對不同粒徑和性質的粉塵起到良好的捕捉沉降和阻流沉降，增強了霧化效果，提高了降塵效果。

4.6 皮帶轉載點機械自動噴霧裝置純機械結構，噴頭采用螺紋、1.5寸無縫鋼管、4分無縫鋼管、直徑19mm直通焊接而成;噴頭通過固定卡子直接固定到固定支架上，同時通過固定卡子可以調節噴頭角度;噴頭與注液槍通過高壓軟管連接;注液槍直接焊接到固定支架上，噴頭和注液槍均通過固定支架固定到皮帶橫桿上。與普通ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵裝置相比較，不存在設備的防爆問題，從本質上保證了安全生產;不需要外界提供任何能量，與ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵裝置相比較，節約了電力能源;易于加工、維護，制作成本低，每套皮帶轉載點機械自動噴霧裝置成本約200元（ZPC127型礦用觸控自動灑水降塵裝置成本3000元）;結構簡單，重量輕，便于維護，無耗材，運行成本低。

參考文獻：

[1]黃元乎.礦井通風[M].徐州：中國礦業大學出版社，1986.

[2]趙益芳.礦井粉塵防治技術[M].北京：煤炭工業出版社，2009：2-3.

[3]謝金亮，王花平.噴霧除塵在礦山中的應用[J].礦業快報，2007（1）：86-87.

[4]王英敏.礦井通風與防塵[M].北京：冶金工業出版社，1993：160-171，212-254.

[5]孟君.綜采工作面氣水噴霧降塵防治技術及管理研究[D].中國礦業大學（北京），2013.

[6]張安明，郭科社.高壓噴霧降塵的原理及其應用[J].煤礦安全，1998（4）：2-5.

[7]郭勝軍，吳百劍，張設計，等.氣幕控塵技術的應用[J].煤礦安全，2005，36（1）：11-13.

[8]王海橋，劉榮華.綜采工作面隔塵空氣幕模擬實驗及研究[J].礦業安全與環保，2000，27（2）：13-15.

[9]徐厚學，施國華，鄭彥奎.綜采面采煤機割煤粉塵分布特性及防治技術[J].煤礦安全，2013，44（3）：75-77.

[10]金龍哲，蔣仲安，潘大勇，等.掘進巷道中粉塵分布規律的實驗研究[J].煤炭科學技術，2001，29（3）：43.

[11]王鵬飛，劉榮華，王海橋，等.煤礦井下氣水噴霧霧化特性實驗研究[J].煤炭學報，2017，42（5）：1213-1220.

[12]陳大川，劉濤，周軍，等.粉塵超限高壓噴霧降塵技術在杉木樹礦的應用[J].煤礦安全，2014，45（3）：136-138.

[13]史金華，馬宗斌，田間.井下輸送帶運煤系統綜合防塵技術[J].煤炭科學技術，2012（04）：75-77，91.

[14]程衛民，聶文，姚玉靜，等.綜掘工作面旋流氣幕抽吸控塵流場的數值模擬[J].煤炭學報，2011，36（8）：1342-1348.

[15]王鵬飛，劉榮華，桂哲，等.煤礦井下氣水噴霧霧化特性及降塵效率理論研究[J].煤炭學報，2016，41（9）：2256-2262.

[16]王海橋，施式亮，劉榮華，等.綜采工作面，空氣幕隔塵研究及應用[J].湘潭礦業學院學報，1999，14（1）：11-15.

[17]王鵬飛，劉榮華，湯夢，等.煤井下高壓噴霧霧化特性及降塵效果試驗研究[J].煤炭學報，2015，40（9）：2124-2130.

[18]薛麗萍，張小濤，隋金君，等.高壓噴霧降塵影響因素分析及機掘工作面工藝實踐[J].礦業安全與環保，2011，38（6）：34-37，102.

[19]姬玉成，樓建國，張留祥，等.綜采工作面割煤時粉塵運移變化規律的數值研究[J].四川師范大學學報（自然科學版），2014，37（3）：421-423.

[20]劉濤，蘭樹員，汪春梅，等.綜掘工作面高壓噴霧與泡沫除塵技術應用的對比研究[J].礦業安全與環保，2016，43（1）：50-53，56.