崔 偉

（陽泉煤業(yè)集團華越機械有限公司， 山西 陽泉 045000）

引言

煤礦在開采過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，其不僅對煤礦工人的身體造成較大的危害，還具有爆炸性，造成重大的安全事故。因此，對于礦井生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵必須降低濃度?，F(xiàn)階段礦井主要采用濕式除塵，水能濕潤粉塵，增加塵粒重力，并將細散的塵粒聚合為較大的塵粒，使浮塵加速沉降，落塵不易飛揚。隨著“智慧礦山”的開展，礦井噴霧降塵裝置也走向智能化。與以往的降塵裝置相比，智能噴霧降塵裝置采用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)化管理，不但能實現(xiàn)井下實時監(jiān)測還可進行自動噴霧降塵，實現(xiàn)綜合治理井下粉塵在巷道中擴散的問題，從而能極大程度的提高降塵效果，改善井下環(huán)境[1]。

1 負壓誘導(dǎo)除塵

礦用負壓誘導(dǎo)除塵系統(tǒng)主要包括大巷負壓誘導(dǎo)自動灑水裝置、皮帶轉(zhuǎn)載點負壓誘導(dǎo)自動灑水裝置、掘進機內(nèi)外負壓誘導(dǎo)噴霧降塵裝置、工控機、顯示器、電纜等，如圖1所示。該系統(tǒng)采用集散控制，由多臺噴灑控制器連接到集中控制器構(gòu)成井下信號采集除塵系統(tǒng)單元，該系統(tǒng)單元由集中控制器集中管理，可井下獨立運行。集中控制器配備以太網(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?？刂破黠@示采用液晶大屏幕漢顯，多種參數(shù)、噴灑方式可用遙控器在井下隨意設(shè)定，根據(jù)需求控制器可通過配接不同的傳感器構(gòu)成多種系統(tǒng)，真正做到智能化[2]。

1.1 井下系統(tǒng)工作原理

1.1.1 大巷負壓誘導(dǎo)自動灑水裝置

大巷負壓誘導(dǎo)自動灑水裝置用于人機大巷等場所，可根據(jù)現(xiàn)場的實際情況設(shè)置理想的定時噴灑時間，本裝置每天最多可設(shè)置多個時間段自動噴灑。紅外人感傳感器感應(yīng)到行人、車通過時停止噴灑。控制器配置兩只光控傳感器，利用高速汽霧射流在射流周圍形成負壓的機理除塵，每一個噴頭可以在以噴頭為圓心直徑1 m的范圍內(nèi)形成負壓區(qū)，將帶塵的空氣吸到霧柱內(nèi)，小霧粒擊中霧柱內(nèi)的粉塵將其捕捉濕潤，使其降落。如圖2所示，圖中L1由行人或車的速度及風(fēng)速來確定，一般為50～100 m，L2由行人或車的速度來確定，一般為20～50 m。

圖1 礦用負壓除塵系統(tǒng)示意圖

圖2 大巷負壓誘導(dǎo)自動灑水裝置示意圖

1.1.2 皮帶轉(zhuǎn)載點負壓誘導(dǎo)自動灑水裝置

皮帶轉(zhuǎn)載點負壓誘導(dǎo)自動灑水裝置用于井上、井下皮帶運輸機運輸物料時，對煤流及皮帶轉(zhuǎn)載點所產(chǎn)生的煤塵進行自動噴霧除塵。當皮帶運輸機有煤流通過時，觸控傳感器發(fā)送信號觸發(fā)控制器工作，打開電動球閥自動噴灑，無物料時，延時一段時間后停止噴灑。同時，也可設(shè)置為定時噴灑，利用高速汽霧射流在射流周圍形成負壓的機理除塵，每一個噴頭可以在以噴頭為圓心直徑1 m的范圍內(nèi)形成負壓區(qū)，將帶塵的空氣吸到霧柱內(nèi)，小霧粒擊中霧柱內(nèi)的粉塵將其捕捉濕潤，使其降落。如圖3所示。

圖3 皮帶轉(zhuǎn)載點負壓誘導(dǎo)自動灑水裝置示意圖

1.2 井上監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)可以通過設(shè)置設(shè)備參數(shù)自動控制噴灑設(shè)備控制巷道粉塵濃度及其它相關(guān)功能。并實時監(jiān)控集中控制器采集來的相關(guān)數(shù)據(jù)，也可以形成歷史數(shù)據(jù)庫，供用戶查詢。該系統(tǒng)分為八大功能模塊：巷道監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、粉塵濃度曲線、傳感器工作狀態(tài)、噴霧效果、故障查詢功能，如圖4所示[3]。

圖4 井上監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

巷道監(jiān)控視圖分為五個功能區(qū)，標題欄、控制器分布圖、粉塵濃度曲線圖、傳感器狀態(tài)、故障報警提示區(qū)域?？刂破鲄^(qū)域，顯示控制器在巷道中的分布圖、控制器編號?？刂破鞯膰婌F狀態(tài)。每個圖片代表一個噴灑點，可以看出噴灑點的序號，噴灑狀態(tài)，并可控制噴灑點的噴灑狀態(tài)。點擊后顏色變深，代表處于強噴狀態(tài)；如果處于噴灑狀態(tài)會出現(xiàn)動態(tài)的水柱。粉塵濃度曲線，顯示當前巷道中的實時粉塵濃度值。傳感器狀態(tài)區(qū)域，顯示最多三個巷道中的數(shù)據(jù)。包括粉塵濃度實測值，溫度信號、煙霧信號、觸控信號以及當前的噴灑效果。如果出現(xiàn)溫度、煙霧、觸控、紅處報警信息相應(yīng)的會動態(tài)提示，點擊可以查看詳細信息。報警提示區(qū)域，顯示井上、井下的通訊狀況[4]。

該系統(tǒng)有主要對巷道中集中控制器的每個對應(yīng)參數(shù)進行設(shè)置的模塊。其中，參數(shù)包括紅外傳感上風(fēng)端噴霧量L0、紅外傳感下風(fēng)端噴霧量L1、人經(jīng)過停噴時間T1、上風(fēng)端觸控傳感器與噴灑點間隔L2、下風(fēng)端觸控傳感器與噴灑點間隔L3、上風(fēng)端煙霧傳感器與噴灑點間隔L6、下風(fēng)端煙霧傳感器與噴灑點間隔L7、上風(fēng)端溫度傳感器與噴灑點間隔L8、下風(fēng)端溫度傳感器與噴灑點間隔L9、上風(fēng)端粉塵傳感器與噴灑點間隔L4、下風(fēng)端粉塵傳感器與噴灑點間隔L5、粉塵濃度設(shè)定值C1、循環(huán)噴灑開始時間、循環(huán)噴灑結(jié)束時間、循環(huán)噴灑打開時間T2、循環(huán)噴灑關(guān)閉時間T3、循環(huán)噴灑噴霧量M、循環(huán)噴灑間隔量N、總噴霧點數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)。

2 綜采工作面智能噴霧降塵

綜采工作面在回采過程中采煤機割煤、移架以及放頂煤時會產(chǎn)生大量的煤塵，綜采工作面智能噴霧降塵裝置系統(tǒng)可以在移架、放頂煤時實現(xiàn)自動噴霧降塵[5]。

2.1 井下裝置性能

2.1.1 隨采煤機聯(lián)動定點噴霧降塵功能

當煤機割煤移動過程中，裝在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?？刂破鞲鶕?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)條水幕隨采煤機移動，同時打開水幕的條數(shù)（n2=1～3）、水幕距離采煤機的間隔（L=1～3）、噴灑時間（d3=6～600 s），根據(jù)現(xiàn)場情況可在控制器上或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的阻隔和降塵，實現(xiàn)采煤機、架間噴霧聯(lián)動。

2.1.2 移架自動噴霧除塵功能

當移架時，操作液壓手柄，裝在手柄上的磁控發(fā)射器（或壓力控制發(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，控制移動作業(yè)支架下風(fēng)端水幕打開，延時噴灑降塵。煤機下風(fēng)端可以同時打開水幕條數(shù)（n1=1～3）、噴灑時間（d1=6～600 s），用戶可根據(jù)現(xiàn)場情況在控制器上或通過集中控制器用紅外遙控器設(shè)定。

2.1.3 放頂煤自動噴霧除塵功能

當放頂煤時，操作液壓手柄，裝在手柄上的磁控發(fā)射器（或壓力控制發(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，控制放頂煤作業(yè)支架下風(fēng)端水幕打開，延時噴灑降塵。煤機下風(fēng)端同時打開水幕條數(shù)（n1=1～3）、噴灑時間（d2=6～600 s），用戶可根據(jù)現(xiàn)場情況在控制器上或通過集中控制器用紅外遙控器設(shè)定[6]。

2.2 井上監(jiān)控系統(tǒng)

井下控制器預(yù)置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移架、放煤、采煤機位置等參數(shù)通過井下環(huán)網(wǎng)傳到井上，實現(xiàn)井上監(jiān)控。

3 結(jié)語

礦井智能噴霧降塵系統(tǒng)的成功運用，在實際工作中適時監(jiān)控粉塵濃度，實現(xiàn)自動噴霧和報警、遠程控制，使粉塵危害得到有效控制，降塵、除塵效果顯著。