李永紅

（山西西山煤電股份有限公司鎮(zhèn)城底礦，山西 太原 030200）

隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，粉塵的危害開(kāi)始逐漸被認(rèn)識(shí)，煤礦粉塵污染問(wèn)題成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。巷道煤塵具有產(chǎn)塵量大、塵源分散、粉塵分散度高的特點(diǎn)，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。工作人員長(zhǎng)期處于粉塵環(huán)境中，會(huì)產(chǎn)生塵肺病，嚴(yán)重危害身體健康；同時(shí)漂浮的粉塵也會(huì)對(duì)巷道中的儀器設(shè)備產(chǎn)生磨損，影響機(jī)械的使用壽命；當(dāng)粉塵濃度過(guò)高時(shí)，達(dá)到爆炸極限范圍，具有粉塵爆炸的危險(xiǎn)[1-2]。在煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，皮帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)位置的產(chǎn)塵是重要塵源之一[3-4]。煤塵受到皮帶牽引流、落煤誘導(dǎo)空氣流和剪切壓縮氣流的影響，會(huì)在轉(zhuǎn)載點(diǎn)處產(chǎn)生大量粉塵[5]。

鎮(zhèn)城底礦主要皮帶巷有5 條，其中布置皮帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)15 個(gè)，煤倉(cāng)、溜煤眼10 個(gè)。在轉(zhuǎn)載和卸載過(guò)程中煤塵產(chǎn)塵量較大，導(dǎo)致皮帶巷中粉塵濃度較高。針對(duì)實(shí)際情況，從噴霧除塵、防塵罩、除塵器三方面考慮，提出了綜合防塵技術(shù)和裝備。

1 皮帶巷綜合防塵技術(shù)及裝備

1.1 噴霧除塵

（1）噴霧聯(lián)動(dòng)

將聯(lián)動(dòng)法與粉塵傳感功能相結(jié)合形成噴霧裝置，可以使設(shè)備具有自動(dòng)控制功能，不僅提高了水資源的利用率，還簡(jiǎn)化了操作程序，減少了操作人員，避免了塵肺病的危害。自動(dòng)噴霧功能是通過(guò)連接啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與輸送機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)球形閥將噴霧裝置與運(yùn)輸機(jī)聯(lián)鎖在一起。具體的操作如下：在輸送機(jī)運(yùn)輸煤塊的過(guò)程中，煤塊下落會(huì)沖擊球形閥的桿子，帶動(dòng)球形閥移動(dòng)打開(kāi)球閥，此時(shí)便實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)噴霧功能。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作安全，制造、維修都很簡(jiǎn)便，性價(jià)比較高。聯(lián)動(dòng)法示意圖如圖1所示。

（2）粉塵濃度超限自動(dòng)噴霧降塵系統(tǒng)

針對(duì)膠帶運(yùn)輸煤炭過(guò)程中煤塵問(wèn)題，研發(fā)了輸煤系統(tǒng)一體化自動(dòng)噴霧降塵系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率和巷道內(nèi)粉塵濃度，根據(jù)設(shè)備適用情況和粉塵濃度調(diào)整噴霧流量，實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)噴霧降塵。按照工作面產(chǎn)塵不進(jìn)后路、后路不進(jìn)采區(qū)、采區(qū)不進(jìn)總回的原則，采取封鎖手段，極大程度地縮小了粉塵污染的范圍。粉塵濃度超限自動(dòng)噴霧降塵系統(tǒng)在采掘工作面回風(fēng)流處的應(yīng)用，使風(fēng)流中的粉塵濃度在規(guī)定值以下，在采區(qū)回風(fēng)巷安裝凈化水幕對(duì)風(fēng)流進(jìn)行進(jìn)一步凈化，減少了污染范圍，減少了除塵、擦塵的工作量。

粉塵濃度超限自動(dòng)噴霧降塵系統(tǒng)主要由粉塵濃度傳感器、執(zhí)行器（控制箱）、隔爆兼本安多路電源、礦用防爆電磁閥及參數(shù)設(shè)置遙控發(fā)射器等部分組成。

圖1 聯(lián)動(dòng)法示意圖

（3）降塵系統(tǒng)工作原理

① 粉塵濃度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作業(yè)場(chǎng)所的粉塵濃度，并向控制箱發(fā)送粉塵濃度信號(hào)?？刂葡浣邮盏叫盘?hào)后，與設(shè)定粉塵濃度值進(jìn)行比較，若高于設(shè)定值，電磁閥自動(dòng)打開(kāi)，啟動(dòng)降塵系統(tǒng)；若低于設(shè)定值，則反之。

② 考慮到作業(yè)場(chǎng)所人員的移動(dòng)，設(shè)置了自動(dòng)感應(yīng)。在噴霧時(shí)人員經(jīng)過(guò)，系統(tǒng)會(huì)暫時(shí)關(guān)閉。

③ 考慮到電磁閥在設(shè)定值范圍內(nèi)頻繁開(kāi)關(guān)，設(shè)置了一定的回差范圍和延時(shí)時(shí)間。例如：設(shè)置粉塵濃度值為30 mg/m3，上回差固定值為6 mg/m3，延時(shí)15 s；下回差固定值設(shè)置為8 mg/m3，延時(shí)30 s。非噴霧狀態(tài)到噴霧狀態(tài)的實(shí)際切換點(diǎn)在36 mg/m3以上，延時(shí)15 s 開(kāi)始噴霧；反之在22 mg/m3以下，延時(shí)30 s 停止噴霧。

④ 在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，若有新的檢測(cè)信號(hào)，電磁閥將會(huì)重新計(jì)時(shí)。

（4）降塵系統(tǒng)工作方式

自動(dòng)噴霧降塵系統(tǒng)工作方式如圖2 所示，該工作方式主要應(yīng)用于不同的2 個(gè)巷道內(nèi)的噴霧降塵。1臺(tái)控制箱下連接2臺(tái)粉塵濃度傳感器（A路、B路），每臺(tái)粉塵濃度傳感器下又連接2個(gè)光控傳感器，1路、2 路為A 組，3 路、4 路為B 組。每一路光控傳感器下連接1 個(gè)電磁閥，共4 個(gè)，分別對(duì)應(yīng)為：1 路、2 路、3 路、4 路?？刂葡湟越邮盏? 臺(tái)粉塵濃度傳感器中最大的粉塵濃度值作為控制依據(jù)（H=2）。當(dāng)其中一臺(tái)檢測(cè)值高于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行，開(kāi)始噴霧；當(dāng)兩臺(tái)都低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉，噴霧停止。當(dāng)A 組中任意1 個(gè)光控傳感器檢測(cè)到人體信號(hào)，A 組就暫時(shí)停止噴霧，B 組仍正常運(yùn)行；當(dāng)B 組中任意1 個(gè)光控傳感器檢測(cè)到人體信號(hào)，B 組就暫時(shí)停止噴霧，A 組仍正常運(yùn)行。

圖2 自動(dòng)噴霧降塵系統(tǒng)工作方式示意圖

（5）轉(zhuǎn)載點(diǎn)移動(dòng)式半封閉噴霧、旋轉(zhuǎn)自動(dòng)噴霧

噴霧的霧化效果取決于噴嘴的質(zhì)量，好的噴嘴質(zhì)量，霧化效果更顯著，其降塵效果更佳。在轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧系統(tǒng)中采用具有雙頭導(dǎo)流芯的噴嘴。噴嘴芯與噴嘴體的設(shè)計(jì)為間隙配合，在噴嘴體上設(shè)置壓蓋，固定噴嘴芯，此設(shè)計(jì)便于拆卸清理。在設(shè)計(jì)中，噴嘴的出口直徑選擇為1.4 mm，噴嘴芯設(shè)計(jì)為X 形，提高了水流在噴嘴中的旋轉(zhuǎn)力量，使得水流在高速運(yùn)動(dòng)下被噴出，在橫縱向上都獲得了較高的加速度，增大了擴(kuò)散角，提高了噴霧霧化的程度，降塵效果極佳。

1.2 防塵罩

為了控制空氣環(huán)境中懸浮的粉塵范圍，防止粉塵大面積的擴(kuò)散，封閉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。在皮帶輸煤轉(zhuǎn)載點(diǎn)處，可以選用局部密閉罩將塵源封閉起來(lái)，在轉(zhuǎn)載點(diǎn)部位形成封閉抑塵系統(tǒng)。局部密閉防塵罩的捕塵原理和安裝示意圖，如圖3 所示。

在各裝載點(diǎn)及卸載點(diǎn)處用風(fēng)筒布或帆布包起，防止卸載點(diǎn)煤體落下時(shí)煤塵飛揚(yáng)和向外擴(kuò)散，此外設(shè)計(jì)了透明全封閉罩，徹底解決裝載皮帶運(yùn)輸產(chǎn)塵問(wèn)題。防塵罩體構(gòu)架使用40 mm×4 mm 角鐵，固定鋼板使用8 mm 厚鋼板。在轉(zhuǎn)載點(diǎn)處，若落差超過(guò)0.5 m，則必須安裝溜槽或?qū)虬濉?/p>

1.3 除塵器

在煤塵除塵器的選擇上，可以選擇靜電除塵器、袋除塵器和濕式除塵器。上述三種除塵器，結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用效果的綜合分析，選擇袋除塵器最佳。袋除塵器的使用不受煤塵特性的限制，適合局部的除塵，在現(xiàn)場(chǎng)可以起到很好的除塵效果。

圖3 局部密閉防塵罩的捕塵原理和安裝示意圖

2 應(yīng)用效果分析

選擇西山煤電股份有限公司鎮(zhèn)城底礦作為應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，該煤礦年產(chǎn)量大，礦井通風(fēng)量也大?，F(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇在主運(yùn)輸巷道前后兩個(gè)轉(zhuǎn)載點(diǎn)，分別標(biāo)記為1 號(hào)、2 號(hào)。該位置的空氣流動(dòng)速度達(dá)到2.7 m/s，膠帶轉(zhuǎn)速3.8 m/s，帶寬1.2 m，轉(zhuǎn)載落差0.5 m，靜壓水壓力2.7 MPa。分別在1 號(hào)和2 號(hào)距轉(zhuǎn)載點(diǎn)0.5 m、3 m、5 m、10 m 處進(jìn)行粉塵濃度測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表1、表2 所示。

表1 1 號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)測(cè)定數(shù)據(jù)

表2 2 號(hào)轉(zhuǎn)載點(diǎn)測(cè)定數(shù)據(jù)

由表1、表2 可知，八個(gè)位置的除塵率都達(dá)到了85%以上，1 號(hào)5 m 處的除塵率達(dá)到了89.03%，2 號(hào)3 m 處的除塵率達(dá)到了89.01%。實(shí)際應(yīng)用的除塵效果顯著，有效地解決了粉塵污染的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

西山煤電股份有限公司鎮(zhèn)城底礦皮帶巷綜合防塵技術(shù)及裝備，操作簡(jiǎn)單安全，簡(jiǎn)化了操作程序，降低了勞動(dòng)力，極大程度地提高了水資源的利用率，真正意義上實(shí)現(xiàn)了智能、綠色的噴霧灑水。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，煤塵得到了較好的控制，各個(gè)轉(zhuǎn)載點(diǎn)處的粉塵明顯降低，能夠較好地解決目前皮帶巷粉塵濃度超限的問(wèn)題，不但增加了皮帶巷的安全系數(shù)，而且能為井下職工創(chuàng)造安全的工作環(huán)境。