巖巷綜掘智能噴霧防塵技術(shù)的應(yīng)用及效果分析①

劉 環(huán)

(開灤林南倉礦業(yè)分公司，河北唐山 064100)

0 前言

1 掘進工作面概況

為了提高巖巷綜合機械化掘進水平，2012年開灤集團林南倉礦業(yè)分公司引進了巖巷掘進機+錨噴支護技術(shù)工藝生產(chǎn)線，并在－925 m水平軌道石門進行實驗推廣。巖巷掘進機的使用，大大提高了生產(chǎn)效率，但同時也給防塵工作帶來了較大難度。該礦在嚴格執(zhí)行《煤礦井下粉塵綜合防治技術(shù)規(guī)范》(《中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標準(AQ 1020—2006)》)的基礎(chǔ)上，引進了冀中能源研制的轉(zhuǎn)載點自動噴霧降塵裝置、高效水質(zhì)凈化裝置等技術(shù)，對巖巷綜合機械化掘進和錨噴作業(yè)產(chǎn)生的粉塵進行處理，通過半年多的實驗、完善，在巖巷綜掘與錨噴作業(yè)防塵中，收到了較好的效果，接塵員工的工作環(huán)境得到了較大的改善。

巖巷掘進機施工的巖石巷道為二水平－650 m軌道平石門，開口位置位于－650 m暗立井口東198 m，－925 m斜井上車場內(nèi)，坡度為3‰。該巷道設(shè)計長度為2591m，主要為巖石巷道，所掘巖層為12煤底板，為灰～深灰色粉砂巖，巖性致密較硬，性脆，含有化石碎屑和黃鐵礦結(jié)核，有大量裂隙發(fā)育，多填充方解石，厚度19.7m。巷道斷面尺寸1(凈寬×凈高)為:3500×3000 mm，巷道斷面尺寸2(凈寬×凈高)為:5000×3500 mm(參見圖1)。采用引進的EBZ260綜合掘進機切割破巖+皮帶輸送機配合耙斗機出矸+錨網(wǎng)噴漿永久支護的施工方法。

圖1 巷道位置示意圖

2 防滅塵設(shè)施、裝備介紹

2.1 掘進機內(nèi)外噴霧系統(tǒng)

EBZ260綜合掘進機外供水壓力3 MPa，供水流量80～100 L/min，內(nèi)噴霧水壓3.0～8.0 MPa，外噴霧水壓2.5 MPa。掘進機下井前對內(nèi)外噴系統(tǒng)進行了實驗，以保證掘進機內(nèi)外噴霧系統(tǒng)處于完好狀態(tài)。

2.2 除塵器

該綜合掘進機除塵器選用KCS型礦用濕式除塵風(fēng)機，除塵風(fēng)機安裝在掘進工作面行人側(cè)或架設(shè)在帶式輸送機機尾上，除塵風(fēng)機距迎頭不超過40 m，風(fēng)筒采用配套風(fēng)筒。除塵風(fēng)機的剛性風(fēng)筒要接到距掘進工作面迎頭不大于5 m處。噴漿作業(yè)除塵器選用SCZ水射流除塵器，安裝在攪拌機下風(fēng)流1～2 m處。

2.3 防塵水幕

第一道水幕距掘進迎頭距離不大于30 m，第二道距迎頭距離不大于100 m。為提高滅塵效果，防塵水幕采用旋轉(zhuǎn)式噴霧配合擋塵簾使用。

2.4 轉(zhuǎn)載點噴霧

該石門矸石運輸系統(tǒng)為:施工迎頭煤矸經(jīng)掘進機裝入皮帶，由皮帶拉入儲矸溝，再通過耙?guī)r機裝入礦車運到－650 m暗立井下車場。在皮帶機頭、機尾兩處轉(zhuǎn)載點均需安裝噴霧裝置。選用冀中能源共創(chuàng)公司研制的DFZ－127型機械轉(zhuǎn)載點自動噴霧裝置。

2.5 巷道智能噴霧

選用冀中能源共創(chuàng)公司研制的智能自動控制噴霧裝置。安裝在巷道迎頭100～150 m處。

3 綜合防滅塵措施

建立完善的防滅塵供水系統(tǒng)，保證水壓達到4 MPa以上，以滿足綜合掘進機內(nèi)外噴壓力要求。綜合掘進機作業(yè)時，使用好內(nèi)外噴霧系統(tǒng)，打開除塵風(fēng)機、防塵水幕、轉(zhuǎn)載點噴霧。噴漿作業(yè)時，使用除塵風(fēng)機、防塵水幕。巷道后路每周一次噴水滅塵。

4 礦用智能轉(zhuǎn)載點噴霧新裝備與技術(shù)

4.1 特點

礦用智能轉(zhuǎn)載點噴霧裝置是利用DFZ－127自動防爆電磁閥組成的噴霧降塵裝置，參見圖2，該裝置電磁閥本身帶有控制電路，外接本質(zhì)安全型紅外熱釋信號傳感器，形成一個自身自動控制功能的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡練、性能好、經(jīng)久耐用、成本低。電磁閥自身的球閥口徑大、阻力損失小、不易堵塞。

4.2 裝置的構(gòu)成

礦用智能轉(zhuǎn)載點噴霧裝置由噴霧頭、供水管路、自控電磁閥、紅外熱釋信號傳感器、電源、水源組成。

4.3 電磁閥結(jié)構(gòu)特征

裝置主要部件電磁閥由閥座、圓筒殼、電機減速箱、球閥、控制電路、傳動件等組成。外殼具有隔爆性能，兩個接線嘴分別接入電源和傳感器信號，外殼內(nèi)備有可充電池組，可在無外接電源時短時間工作，適用于電源臨時停電區(qū)域。

4.4 工作原理

電磁閥外接一個紅外熱釋信號傳感器，安裝在轉(zhuǎn)載機皮帶上方，當有煤矸流時，運動煤矸流會發(fā)出紅外熱信號，紅外熱釋信號傳感器接收到紅外信號后，轉(zhuǎn)換為電信號傳送給電磁閥，電磁閥收到傳感器發(fā)來的電信號，自動發(fā)出相應(yīng)的控制信號，使電磁閥開啟噴霧，使煤矸流產(chǎn)生的粉塵得以清除。煤矸流干燥時產(chǎn)生的信號可使紅外熱釋傳感器發(fā)生轉(zhuǎn)換，而煤矸流潮濕時不能使紅外熱釋傳感器發(fā)生轉(zhuǎn)換，因此本裝置只對干燥的煤矸流進行噴霧降塵，非常符合噴霧降塵的要求(參見圖2)。

5 巷道智能噴霧新裝備與技術(shù)

5.1 特點

巷道智能噴霧裝置是一種簡練、高效、耐用的降塵裝置，參見圖3，它利用DFZ－127自動防爆電磁閥作為控制器，電磁閥本身帶有控制電路，外接本質(zhì)安全型紅外熱釋信號傳感器，形成一個自身自動控制功能的控制系統(tǒng)。

5.2 裝置的構(gòu)成

巷道智能噴霧裝置由噴霧頭、供水管路、自控電磁閥、紅外熱釋信號傳感器、電源、水源組成。噴霧頭沿巷道頂部安裝。

5.3 電磁閥結(jié)構(gòu)特征

裝置主要部件電磁閥由閥座、圓筒殼、電機減速箱、球閥、控制電路、傳動件等組成。外殼具有隔爆性能，兩個接線嘴分別接入電源和傳感器信號，外殼內(nèi)備有可充電池組，可在無外接電源時短時間工作，適用于電源臨時停電區(qū)域。

圖2 智能轉(zhuǎn)載點噴霧裝置

圖3 巷道智能噴霧控制裝置

5.4 工作原理

電磁閥上安裝兩個紅外熱釋信號傳感器，分別安裝在水幕的兩側(cè)人員經(jīng)過的地方。當行人通過時，由于人體會發(fā)出紅外熱信號(或其他熱光信號)，紅外熱釋信號傳感器接收到紅外信號后，轉(zhuǎn)換為電信號傳送給電磁閥，電磁閥收到傳感器發(fā)來的電信號，自動發(fā)出相應(yīng)的控制信號，使電磁閥關(guān)閉停止噴霧便于行人通過。電磁閥延時關(guān)閉特定時間后，又自動打開重新開始噴霧。

6 綜合防塵技術(shù)使用效果分析

－650 m軌道平石門巖巷機掘和錨噴作業(yè)時，產(chǎn)塵量較大，采取綜合防塵措施后，可以大幅度降低巷道風(fēng)流中粉塵濃度。通過施工現(xiàn)場近一個月對掘進機掘進作業(yè)、噴漿作業(yè)時的實際數(shù)據(jù)采集和整理，結(jié)果顯示，新型噴霧裝置的使用，比以往常規(guī)措施降塵效果比較明顯，具有現(xiàn)場應(yīng)用和推廣價值。參見表1。

表1 －650 m軌道平石門粉塵濃度測定對比表

7 結(jié)語

1)通過總結(jié)分析，綜掘工作面采用綜合防塵措施，能夠有效地控制粉塵濃度，最高降塵率可以達到87.2%。噴漿作業(yè)粉塵量較大，最高滅塵率可以達到79.0%。

2)采用智能噴霧系統(tǒng)，無論是掘進作業(yè)、還是噴漿作業(yè)，都能夠較好的控制回風(fēng)流粉塵濃度。

3)智能轉(zhuǎn)載點噴霧可以實現(xiàn)有干燥煤矸流時自動開啟噴霧，而煤矸流潮濕時不噴霧，符合噴霧降塵的要求。

4)該自動噴霧裝置具有人體感應(yīng)停噴功能。通常情況下，裝置處于常噴狀態(tài)，當有人通過時裝置停噴，當人通過后裝置繼續(xù)噴霧降塵。

［1］ 煤礦井下粉塵綜合防治技術(shù)規(guī)范(中華人民共和國安全行業(yè)標準AQ－1020－2006)，2006

［2］ 煤礦作業(yè)場所職業(yè)危害防治規(guī)定，安監(jiān)總煤調(diào)〔2010〕121號，2010

［3］ 王英敏.礦井通風(fēng)與防塵［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1993

［4］ 趙棟，等.礦井綜合防塵措施［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2003，30(S1):111－112

［5］ 劉向陽.煤礦井下綜合防塵自動噴霧裝置的應(yīng)用［J］.中國房地產(chǎn)業(yè)，2011，(03):334，337