煤礦井下粉塵在線監測系統研究

王大勇

（陽泉煤業（集團）有限責任公司一礦， 山西 陽泉 045008）

引言

在煤礦生產作業過程中，如機采、綜采、炮采、回采、錨噴、裝運、選煤等工序均可產生大量的粉塵，隨著大功率采掘機械以及大采高工作面的廣泛采用，煤塵產生量更大，煤塵濃度更高，井下工人長期在這種環境中作業，嚴重危害著煤礦工人的身體健康。煤礦粉塵問題日益嚴峻，傳統的降塵、除塵方式已不能滿足陽煤一礦高產高效礦井的生產需要，為此通過研究井下粉塵在線監測系統，并通過粉塵超限自動噴霧灑水降塵系統實現降低井下粉塵的目的。

1 系統設計

該礦目前所有防塵灑水裝置都為手動控制，不能根據現場粉塵濃度來實現對灑水的自動控制。

1.1 總體設計

系統可以用于煤礦井下任何產塵作業場所，實現對井下粉塵的24 h連續檢測；同時一旦被檢測場所的粉塵濃度超過設定限值，該系統能夠自動打開噴霧系統進行降塵，當粉塵濃度降低到設定限值以下時，則停止噴霧；在噴霧過程中有人員通過噴霧點時能自動關閉噴霧并延時，延時時間一到即恢復超限噴霧的功能。

通過該粉塵監測系統項目的實施，可基本解決煤礦井下粉塵濃度在線監測和實現遠程自動噴霧灑水功能，對維護井下作業工人的身心健康以及減少作業工作量等多方面都具有非常積極的意義[1]。

1.2 系統主要功能

1）自動噴水功能。第一，當粉塵濃度超過設定值時，控制箱的非本安輸出口應輸出AC127 V，電磁閥或電動球閥開啟，當粉塵濃度低于設定值時，經過延時后，應能關閉電磁閥或電動球閥。第二，當粉塵濃度超過設定值時，控制箱輸出口處于開啟狀態，當光控傳感器接收到人體信號時，控制箱應能關閉電磁閥，經過延時后，控制箱的非本安輸出口應重新輸出AC127 V，電磁閥或電動球閥開啟。

2）監測與顯示功能。地面監控軟件可實時監測和顯示井下各個測點的粉塵濃度值。

3）地面監控軟件具有遠程控制灑水狀態功能。

4）地面監控軟件具有粉塵濃度歷史數據存儲與記錄、數據報表打印功能。

1.3 系統工作原理

利用KJF16B控制分站、KDW65隔爆兼本安多路電源、KDK5-127隔爆兼本安電源、粉塵濃度傳感器、光控傳感器、電動球閥和噴霧系統可實現當粉塵濃度大于設定值時自動噴霧，粉塵濃度降到設定值以下，噴霧便會自動停止；在噴霧時如果有人員通過，停止噴霧，延時數秒后繼續噴霧。KDK5-127隔爆兼本安電源負責給粉塵濃度傳感器、光控傳感器提供電源。KJF16B控制分站通過通訊線接入井下環網交換機，上傳至地面監控中心站，中心站可以實時顯示粉塵濃度傳感器的檢測值，電動球閥的狀態。中心站接受井下各個現場粉塵自動控制裝置采集的測量數據，可實現實時數據顯示、存儲、查詢、數據報表打印，還可進行曲線分析，列表顯示等功能[2]。

2 系統主要組成

2.1 監測監控及數據處理管理模塊

該模塊能夠采集、接受各個井下現場控制器的實時數據，并能分類匯總、處理、打印圖形及報表等；該模塊能夠實現實時數據顯示、存儲等功能，更方便、直觀地掌握井下現場信息，還可以詢以往記錄，便于粉塵濃度信息化處理。

2.2 粉塵監測與噴霧自動化控制模塊

該模塊通過KJF16B控制分站，實現對粉塵濃度的設置與顯示，對粉塵濃度傳感器進行自動校正，粉塵濃度的數據實時上傳以及智能化噴霧系統的控制等功能[3]。

2.3 傳感器模塊

該模塊主要由粉塵濃度傳感器、光控傳感器、自動噴霧系統等三部分組成。粉塵傳感器采用GCG1000粉塵濃度傳感器，測量范圍為0～1 000 mg/m3，質量濃度測量相對誤差±15%，能夠實現實時、連續監測，同時測量準確、操作維護方便。光控傳感器和自動噴霧系統結合，通過光控傳感器輸出高電平信號，噴霧系統自動停止噴霧。無感應時輸出低電平信號，繼續噴霧[4]。

3 結論

井下在線監測系統的研究與應用，提高了井下防塵自動化水平，減少了過度用水造成的資源浪費，減小了人員勞動強度和人為檢測帶來的誤差，提高了監測精確性和準確性，降低了工作面粉塵濃度，為井下職工創造了更加良好的作業環境，為采掘工作面順利、安全生產提供了技術保障。