綜放工作面監(jiān)控噴霧降塵系統(tǒng)應(yīng)用

王汝慧

綜放工作面監(jiān)控噴霧降塵系統(tǒng)應(yīng)用

王汝慧

為了降低綜放開采過程中在降架、移架、放頂煤以及割煤過程中產(chǎn)生的粉塵濃度，在大同煤礦集團(tuán)公司塔山礦8210綜放工作面采用了智能監(jiān)控噴霧降塵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綜放工作面生產(chǎn)過程中自動(dòng)噴霧降塵，且井上可實(shí)時(shí)監(jiān)控噴霧狀態(tài)，進(jìn)一步完善了綜放工作面噴霧降塵系統(tǒng)的運(yùn)行管理。

煤礦開采；防塵降塵；智能監(jiān)控；降塵系統(tǒng)；數(shù)字信息化

0 引言

由于塔山礦煤層厚且煤質(zhì)較松軟，所以采用低位放頂煤液壓支架的綜采放頂煤生產(chǎn)工藝，采煤過程中在降架、移架、放頂煤及采煤機(jī)割煤時(shí)極易產(chǎn)生大量粉塵，現(xiàn)場粉塵濃度高嚴(yán)重影響工作面安全生產(chǎn)和人員健康，需要通過架間噴霧解決粉塵問題。

現(xiàn)在常用的架間噴霧方式有3種。

一是手動(dòng)控制，利用人工打開水路球閥進(jìn)行噴霧。

二是電動(dòng)的。此種方式架間噴霧水路主控裝置每架都要安裝一套，且發(fā)射和接收裝置均采用紅外線控制方式，所以不但安裝強(qiáng)度高，而且紅外對射不精確，發(fā)射器和接收器稍有方向性的移動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)不能正常開機(jī)的情況。其中最大的缺陷還在于此裝置僅僅對采煤機(jī)的工作范圍有效，也就是說只有采煤機(jī)割煤經(jīng)過支架時(shí)，此裝置才動(dòng)作噴霧，而當(dāng)工作面移架和放頂煤時(shí)則不動(dòng)作、不噴霧。

三是液控閥式的，優(yōu)點(diǎn)是整體體積小，操作方便。但此裝置也有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，即使用時(shí)間一長，閥內(nèi)的密封件就會(huì)因磨損而使得閥內(nèi)水液互串，不但浪費(fèi)乳化液，有時(shí)噴霧用水串入支架會(huì)使支架失控或損壞，造成重大的安全隱患。

為解決這些問題，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)綜采工作面粉塵的全面治理，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、數(shù)字化礦井，在二盤區(qū)8210工作面安裝全斷面智能自動(dòng)噴霧降塵系統(tǒng)，從而達(dá)到理想的粉塵治理效果。

1 實(shí)施方案

綜采工作面自動(dòng)灑水降塵裝置采用科學(xué)化、人性化的控制方式，可最大程度起到降塵效果，保護(hù)井下作業(yè)工人的身體健康，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，優(yōu)化工作面作業(yè)環(huán)境；可對割煤過程、液壓支架移架過程、放頂煤過程實(shí)現(xiàn)噴霧降塵，并可實(shí)現(xiàn)地面控制及實(shí)時(shí)界面仿真控制。

在工作面每架支架設(shè)置3個(gè)噴灑點(diǎn)，分別為：前噴，即前探梁噴灑點(diǎn)，安裝4個(gè)噴嘴形成前部扇形阻塵水幕；中噴，即頂板中部的噴灑點(diǎn)，安裝2個(gè)噴嘴形成中部扇形阻塵水幕；后噴，即后尾板支柱的噴灑點(diǎn)，安裝2個(gè)噴嘴形成后部扇形阻塵水幕。在作業(yè)支架下風(fēng)向降架、移架時(shí)3個(gè)噴灑點(diǎn)同時(shí)打開，延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧降塵、阻塵；放頂煤時(shí)在作業(yè)支架下風(fēng)向后噴、中噴2個(gè)噴灑點(diǎn)同時(shí)打開，延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧降塵、阻塵。落架、移架、放頂煤的延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉時(shí)間及噴霧量可隨時(shí)調(diào)整設(shè)置。同時(shí)，還可在采煤機(jī)移動(dòng)過程中根據(jù)采煤機(jī)位置控制前噴灑點(diǎn)打開，在采煤機(jī)下風(fēng)端形成數(shù)條隨采煤機(jī)移動(dòng)的水幕，阻擋采煤機(jī)割煤時(shí)產(chǎn)生粉塵擴(kuò)散，有效降低粉塵濃度。噴灑點(diǎn)的位置及噴霧量及自動(dòng)關(guān)閉時(shí)間可合理設(shè)置，從而達(dá)到既有效降塵又能用最少水量實(shí)現(xiàn)最佳除塵效果。

噴霧系統(tǒng)主要由主控設(shè)備PLC控制器、礦用隔爆型電動(dòng)球閥高壓水源開關(guān)、礦用隔爆型本安電源、礦用綜采工作面噴霧降塵系統(tǒng)紅外發(fā)射器、礦用遙控發(fā)送器、礦用遙控接收器、霧化噴嘴、接觸開關(guān)以及水流管路組成，其安裝見圖1、2。

圖1 綜采智能噴霧支架安裝示意

圖2 系統(tǒng)安裝示意

2 工作原理

2.1 隨采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)定點(diǎn)噴霧降塵功能

采煤機(jī)割煤移動(dòng)過程中，裝在采煤機(jī)上的紅外位置傳感器可根據(jù)移動(dòng)方向和位置，向控制器發(fā)射信號?？刂破鞲鶕?jù)這些信號，計(jì)算出水幕的位置，控制相應(yīng)的電動(dòng)閥，在采煤機(jī)的下風(fēng)端形成數(shù)條水幕（前噴）隨采煤機(jī)移動(dòng)。水幕距離采煤機(jī)的間隔、噴灑時(shí)間，根據(jù)現(xiàn)場情況可通過集中控制器用紅外遙控器設(shè)定，從而對采煤機(jī)作業(yè)產(chǎn)生的大量粉塵進(jìn)行有效阻隔和降塵，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)、架間噴霧聯(lián)動(dòng)。

2.2 落架、移架自動(dòng)噴霧除塵功能

落架、移架時(shí)，操作液壓手柄，裝在手柄上的磁控發(fā)射器工作，向控制器發(fā)射無線觸發(fā)信號?？刂破魇盏浇?jīng)過編碼的信號后，控制落架、移架作業(yè)支架下風(fēng)端水幕（前噴、中噴、后噴）打開，延時(shí)噴灑降塵。采煤機(jī)下風(fēng)端水幕和噴灑時(shí)間，可通過集中控制器用紅外遙控器設(shè)定。

2.3 放頂煤自動(dòng)噴霧除塵功能

放頂煤時(shí)，操作液壓手柄，裝在手柄上的磁控發(fā)射器工作，向控制器發(fā)射無線觸發(fā)信號?？刂破鹘邮盏浇?jīng)過編碼的信號后，控制放頂煤作業(yè)支架下風(fēng)端水幕（中噴、后噴）打開，延時(shí)噴灑降塵。采煤機(jī)下風(fēng)端水幕和噴灑時(shí)間可通過集中控制器用紅外遙控器設(shè)定。

2.4 井上、下操作監(jiān)控功能

控制器預(yù)留485通訊接口，可與系統(tǒng)中的集中控制器進(jìn)行通訊。各種參數(shù)通過集中控制器設(shè)置。同時(shí)，集中控制器還可將工作面各種信息及參數(shù)通過井下環(huán)網(wǎng)傳到井上，監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測采煤機(jī)運(yùn)行方向、位置和支架降架、移架、放煤作業(yè)的位置、割煤道數(shù)、噴霧除塵等工作面作業(yè)信息，并生成生產(chǎn)運(yùn)行圖表及記錄；也可在地面調(diào)度室直接控制噴霧點(diǎn)開停狀態(tài)并調(diào)整運(yùn)行參數(shù)控制界面（見圖3）。

圖3 運(yùn)行參數(shù)控制界面

3 特點(diǎn)

(1)系統(tǒng)采用集散控制，由多套噴灑控制器和一套集中控制器構(gòu)成。由集中控制器集中管理，可井下獨(dú)立運(yùn)行。集中控制器預(yù)留以太網(wǎng)接口，能與井下以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)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(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控及操作。

(2)由于本系統(tǒng)降架、移架、放頂煤信號及電動(dòng)閥控制信號全部采用無線通訊，使安裝、使用、維護(hù)更加簡單方便，比傳統(tǒng)方式減少電纜200余條，極大程度上解決了電纜過多、易拉斷所造成的使用、維護(hù)困難的問題。

(3)本系統(tǒng)對液壓支架的液壓系統(tǒng)沒有進(jìn)行任何更改、變動(dòng)，不影響原來的液壓手柄的操作，從而不會(huì)對原來的支架控制系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。

(4)工作面智能照明。控制器預(yù)留照明控制功能，有常亮、定時(shí)、跟蹤采煤機(jī)位置和移架、放煤照明模式。

(5)地面操作界面友好，人性化高，操作簡便易行，可對井下噴霧裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，為生產(chǎn)調(diào)度中心、相關(guān)職能部門和礦領(lǐng)導(dǎo)指揮決策提供方便。

(6)該系統(tǒng)中所包含的單臺(tái)噴霧機(jī)器具有以下特點(diǎn)：

①控制箱、紅外接收器、電動(dòng)球閥一體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，外形美觀，安裝方便。由于采用電動(dòng)球閥，適用于各種水質(zhì)且無滴漏。

②控制箱與球閥齒輪箱相對隔離，解決了防止水進(jìn)入控制器的問題。

③控制器采用美國MOTOROLA單片機(jī)，電路簡單，運(yùn)行可靠，各種功能都可通過編程實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)配置靈活、方便。

④控制器設(shè)計(jì)有大屏幕液晶顯示，落架、移架、放煤、煤機(jī)位置等參數(shù)狀態(tài)一目了然。

⑤控制器的各種參數(shù)用紅外遙控器隨時(shí)設(shè)定，無需打開機(jī)箱，使用更加方便，人性化。

4 應(yīng)用情況

（1）8210綜放工作面噴霧系統(tǒng)的使用有效降低了工作面粉塵濃度，粉塵濃度（全塵）由原先的63 mg/min左右降低到20 mg/min左右，凈化了工作環(huán)境中的風(fēng)流，減輕了礦井的防塵壓力。粉塵濃度的降低，有效減少了粉塵堆積，為礦井安全生產(chǎn)提供了必要的保障。

（2）解決了綜采工作面架間噴霧使用不正常的問題，結(jié)束了長期以來架間噴霧靠人工的歷史，從根本上消除人的不可靠性，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）隨著工作面及巷道粉塵濃度的降低，工作面工作人員身體的受侵害程度減輕，避免了職工塵肺病的發(fā)生，保障了職工的生命安全和身體健康。

針對以往降塵技術(shù)自動(dòng)化水平不高的缺點(diǎn)，綜放工作面生產(chǎn)過程中采用的自動(dòng)化噴霧降塵技術(shù)，有效地解決了綜合防塵的難點(diǎn)問題，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的突破，全面提高了防塵設(shè)施的使用率，取得了顯著的降塵效果，改善了職工工作環(huán)境，為煤礦安全生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)保障。

Application of Monitoring Spray and Dust Suppression System in Fully Mechanized Working Face

Wang Ruhui

In order to reduce dust concentration that support dorpping，supportmoving,top coal caving and coal cutting produce in the full-mechanized caving process,intelligentmonitoring spray and dust suppression system is used in 8210 fully mechanized working face of Tashan Mine of Datong Coal Mine Group,spray and dust suppression are implemented in production process of fully mechanized working face,and spray condition can be real time monitored on the ground,operation management of spray and dust suppression system in fully mechanized working face is further improved.

coal mining;dustproof and dust reduction;intelligent monitoring;dust suppression system；digital information

TD714+.4

B

1000-4866(2015)01-0012-03

2015－01－10

王汝慧，男，1982年1月出生，現(xiàn)在山西焦煤集團(tuán)北京辦事處工作，助理工程師。