億欣煤業(yè)綜采工作面紅外降塵措施的應(yīng)用

史張卿

(山西晉城煤業(yè)集團(tuán) 億欣煤業(yè)，山西 晉城 048006)

隨著煤礦采煤機(jī)械化程度的提高，粉塵問題已日漸突出。目前采用的防塵技術(shù)和裝備已遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)下的煤礦井下環(huán)保要求，致使煤礦井下，特別是綜采工作面粉塵普遍超標(biāo)嚴(yán)重，具有很大的危害性，是煤礦5大災(zāi)害之一，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1) 可導(dǎo)致塵肺病。2) 可能產(chǎn)生煤塵燃爆。3) 對綜采工作面機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生不利影響。4) 給作業(yè)環(huán)境改善及現(xiàn)場管理帶來難度。億欣煤業(yè)綜采工作面粉塵濃度高，煤塵具有爆炸性，隨著現(xiàn)代化管理和安全生產(chǎn)要求的提高，降低粉塵濃度，改善現(xiàn)場作業(yè)條件是亟待解決的問題。

1 綜采工作面粉塵治理現(xiàn)狀

煤礦粉塵的防治主要是通過3個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)的：1) 在采煤之前, 通過注水提高煤體的潤濕性, 降低煤體產(chǎn)塵的可能性。2) 在開采時(shí), 利用特定的防塵技術(shù)控制塵源[1,2]. 3) 利用相關(guān)除塵技術(shù)或設(shè)備及時(shí)地把產(chǎn)生的粉塵過濾或排除掉[3]. 而國內(nèi)外采取的措施包括：采煤機(jī)內(nèi)外噴霧、支架固定噴霧及負(fù)壓引射降塵、二次負(fù)壓降塵或煤層注水等，但以上措施存在的問題主要有以下幾方面：1) 采煤機(jī)內(nèi)噴霧由于受冷卻水壓力限制噴霧壓力低，容易堵塞，降塵效率低[4]. 2) 采煤機(jī)外噴霧如引射器降塵裝置、二次負(fù)壓降塵器及其它高壓噴霧等，是目前采煤機(jī)最有效的防塵手段，但其弱點(diǎn)是都必須安裝在采煤機(jī)上，容易被炭塊砸壞，影響降塵效果和使用壽命[5]. 3) 支架噴霧在實(shí)際使用中經(jīng)常會出現(xiàn)乳化液串液，閥門關(guān)不住等問題。4) 煤層注水雖然是減少采煤機(jī)產(chǎn)塵量最根本的措施，但煤層注水工藝技術(shù)復(fù)雜且有一定的適用條件，并非適用所有煤層賦存條件，而且在采煤機(jī)割煤使煤炭破碎過程中必然產(chǎn)生一定量的粉塵，且目前這些降塵措施在現(xiàn)場的實(shí)施效果也不太明顯[6].

2 綜采工作面紅外線自動灑水降塵系統(tǒng)機(jī)理

綜采工作面紅外線自動灑水降塵系統(tǒng)電路控制部分由主機(jī)、紅外傳感器、壓力傳感器、遙控器、電動球閥等組成；噴霧水路部分由高壓膠管、水質(zhì)過濾器、高效噴頭等部分組成，工作面紅外監(jiān)控自動噴霧系統(tǒng)示意圖見圖1，架間紅外自動噴霧系統(tǒng)見圖2.

圖1 紅外監(jiān)控自動噴霧系統(tǒng)示意圖

圖2 架間紅外自動噴霧系統(tǒng)圖

當(dāng)采煤機(jī)割煤通過采面切眼處液壓支架時(shí)，采煤機(jī)上安設(shè)的紅外線發(fā)射傳感器會監(jiān)測到破煤活動，即發(fā)射紅外線并被支架上的紅外線接收傳感器接收，紅外線接收傳感器接收到發(fā)射信號后會輸出一個(gè)高電平信號傳輸給控制主機(jī)，主機(jī)對輸入信號進(jìn)行處理后，通過CAN網(wǎng)向其它主機(jī)同時(shí)發(fā)出指令，其它主機(jī)按照設(shè)定的程序控制采煤機(jī)滾筒上方的1～10個(gè)支架噴霧，使其同時(shí)自動打開，并根據(jù)采煤機(jī)的行走速度判斷開啟和關(guān)閉程序信號，并依次關(guān)閉和打開相應(yīng)的支架噴霧[7].

3 紅外線自動灑水降塵系統(tǒng)的應(yīng)用

綜采工作面紅外線自動灑水降塵系統(tǒng)在XV1308工作面安裝30架，即工作面6-35架安裝了紅外線自動灑水降塵系統(tǒng)，各裝置安設(shè)位置見表1. 在割煤過程中保持采煤機(jī)上風(fēng)側(cè)滾筒上方3架噴霧打開，采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)滾筒上方5架噴霧打開，壓力傳感器控制支架降架和移架時(shí)的噴霧打開。

為了驗(yàn)證紅外自動噴霧與注水降塵兩種措施的降塵效果，特對億欣煤業(yè)兩個(gè)綜采面應(yīng)用了不同的降塵措施，對綜采面不同地點(diǎn)進(jìn)行了粉塵濃度測定，見表2，表3.

表1 綜采面紅外自動噴霧系統(tǒng)各裝置安設(shè)位置表

表2 XV1308綜放工作面粉塵濃度及降塵效果測定結(jié)果表

表3 XV1309綜放工作面粉塵濃度及降塵效果測定結(jié)果表

由表2和表3對比可知，使用紅外自動噴霧降塵措施效果比注水降塵效果更為顯著。可以看出，采煤機(jī)司機(jī)處、移架司機(jī)處、工作面回風(fēng)巷10～15 m處和采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)10 m處4個(gè)測點(diǎn)，在措施應(yīng)用之前，總粉塵和呼吸性粉塵濃度基本保持一致，但應(yīng)用措施后，紅外線自動噴霧降塵效果更為顯著，降塵率保持在47%～59%，而注水降塵的降塵率相對較低，保持在30%左右。離粉塵產(chǎn)生距離最近的采煤機(jī)司機(jī)處，粉塵下降相對較高，但距離工作面越遠(yuǎn)，粉塵降塵效果越差，這也進(jìn)一步證明了煤層注水降塵，濕潤煤體的效果不佳。而紅外線自動灑水降塵在檢測到粉塵濃度達(dá)到一定程度即對擴(kuò)散到空氣中的粉塵實(shí)施水霧連續(xù)不間斷噴灑，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控，極大地降低了工作現(xiàn)場的粉塵濃度。

兩種方式使用前粉塵濃度對比圖見圖3.由圖3可知，在使用紅外噴霧和煤層注水+架間噴霧兩種不同降塵措施前，采煤機(jī)司機(jī)、移架司機(jī)、工作面回風(fēng)巷10～15 m和采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)10 m等4個(gè)地點(diǎn)的總粉塵和呼吸塵基本保持一致，變化幅度很小，兩種方式使用后粉塵濃度對比圖見圖4，從圖4可以看出，使用兩種不同措施后，4個(gè)地點(diǎn)的總粉塵和呼吸塵均發(fā)生了顯著變化，降塵效果不一。紅外噴霧使用前后呼吸塵濃度對比圖見圖5.煤層流水+架前噴霧使用前后呼吸塵濃度對比圖見圖6.圖5和圖6均選取以粉塵控制最關(guān)鍵的考核因素呼吸塵作為研究對象，圖5中紅外噴霧使用前后，降幅非常明顯，工作面回風(fēng)巷10～15 m處的呼吸塵降幅最為明顯，而圖6中使用的煤層注水和架間噴霧降塵幅度明顯比紅外噴霧降塵效果差很多，最為明顯的也是在工作面回風(fēng)巷10～15 m處的呼吸塵降幅最大，但明顯低于紅外噴霧降塵效果。

4 結(jié) 論

綜采工作面紅外線自動灑水降塵系統(tǒng)取得了較好的應(yīng)用效果。

1) 在綜采工作面采用遙控器，可以通過遙控器隨時(shí)調(diào)整支架噴霧的個(gè)數(shù)、噴霧的延長時(shí)間，相比國內(nèi)外全自動噴霧系統(tǒng)，更加靈活實(shí)用，實(shí)現(xiàn)了降塵控制方式的創(chuàng)新。

圖3 兩種方式使用前粉塵濃度對比圖

圖4 兩種方式使用后粉塵濃度對比圖

圖5 紅外噴霧使用前后呼吸塵濃度對比圖

圖6 煤層注水+架間噴霧使用前后呼吸塵濃度對比圖

2) 解決了支架噴霧發(fā)生乳化液竄液使支架工作不穩(wěn)定的現(xiàn)象和只能控制本架噴霧的功能。運(yùn)行可靠的整套礦用綜采工作面自動灑水降塵系統(tǒng)可安裝運(yùn)行于綜采工作面，主機(jī)的控制邏輯及抗干擾技術(shù)，提升礦用綜采工作面自動灑水降塵系統(tǒng)技術(shù)，提高了礦井產(chǎn)量。

參 考 文 獻(xiàn)

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[4] 袁地鏡，張?jiān)O(shè)計(jì). 新型采煤機(jī)塵源跟蹤噴霧降塵系統(tǒng)[J]. 煤礦安全，2016 (12):87-89.

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