煤礦井下粉塵在線監(jiān)測系統(tǒng)研究

王大勇

（陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司一礦， 山西 陽泉 045008）

引言

在煤礦生產(chǎn)作業(yè)過程中，如機采、綜采、炮采、回采、錨噴、裝運、選煤等工序均可產(chǎn)生大量的粉塵，隨著大功率采掘機械以及大采高工作面的廣泛采用，煤塵產(chǎn)生量更大，煤塵濃度更高，井下工人長期在這種環(huán)境中作業(yè)，嚴重危害著煤礦工人的身體健康。煤礦粉塵問題日益嚴峻，傳統(tǒng)的降塵、除塵方式已不能滿足陽煤一礦高產(chǎn)高效礦井的生產(chǎn)需要，為此通過研究井下粉塵在線監(jiān)測系統(tǒng)，并通過粉塵超限自動噴霧灑水降塵系統(tǒng)實現(xiàn)降低井下粉塵的目的。

1 系統(tǒng)設(shè)計

該礦目前所有防塵灑水裝置都為手動控制，不能根據(jù)現(xiàn)場粉塵濃度來實現(xiàn)對灑水的自動控制。

1.1 總體設(shè)計

系統(tǒng)可以用于煤礦井下任何產(chǎn)塵作業(yè)場所，實現(xiàn)對井下粉塵的24 h連續(xù)檢測；同時一旦被檢測場所的粉塵濃度超過設(shè)定限值，該系統(tǒng)能夠自動打開噴霧系統(tǒng)進行降塵，當粉塵濃度降低到設(shè)定限值以下時，則停止噴霧；在噴霧過程中有人員通過噴霧點時能自動關(guān)閉噴霧并延時，延時時間一到即恢復超限噴霧的功能。

通過該粉塵監(jiān)測系統(tǒng)項目的實施，可基本解決煤礦井下粉塵濃度在線監(jiān)測和實現(xiàn)遠程自動噴霧灑水功能，對維護井下作業(yè)工人的身心健康以及減少作業(yè)工作量等多方面都具有非常積極的意義[1]。

1.2 系統(tǒng)主要功能

1）自動噴水功能。第一，當粉塵濃度超過設(shè)定值時，控制箱的非本安輸出口應輸出AC127 V，電磁閥或電動球閥開啟，當粉塵濃度低于設(shè)定值時，經(jīng)過延時后，應能關(guān)閉電磁閥或電動球閥。第二，當粉塵濃度超過設(shè)定值時，控制箱輸出口處于開啟狀態(tài)，當光控傳感器接收到人體信號時，控制箱應能關(guān)閉電磁閥，經(jīng)過延時后，控制箱的非本安輸出口應重新輸出AC127 V，電磁閥或電動球閥開啟。

2）監(jiān)測與顯示功能。地面監(jiān)控軟件可實時監(jiān)測和顯示井下各個測點的粉塵濃度值。

3）地面監(jiān)控軟件具有遠程控制灑水狀態(tài)功能。

4）地面監(jiān)控軟件具有粉塵濃度歷史數(shù)據(jù)存儲與記錄、數(shù)據(jù)報表打印功能。

1.3 系統(tǒng)工作原理

利用KJF16B控制分站、KDW65隔爆兼本安多路電源、KDK5-127隔爆兼本安電源、粉塵濃度傳感器、光控傳感器、電動球閥和噴霧系統(tǒng)可實現(xiàn)當粉塵濃度大于設(shè)定值時自動噴霧，粉塵濃度降到設(shè)定值以下，噴霧便會自動停止；在噴霧時如果有人員通過，停止噴霧，延時數(shù)秒后繼續(xù)噴霧。KDK5-127隔爆兼本安電源負責給粉塵濃度傳感器、光控傳感器提供電源。KJF16B控制分站通過通訊線接入井下環(huán)網(wǎng)交換機，上傳至地面監(jiān)控中心站，中心站可以實時顯示粉塵濃度傳感器的檢測值，電動球閥的狀態(tài)。中心站接受井下各個現(xiàn)場粉塵自動控制裝置采集的測量數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示、存儲、查詢、數(shù)據(jù)報表打印，還可進行曲線分析，列表顯示等功能[2]。

2 系統(tǒng)主要組成

2.1 監(jiān)測監(jiān)控及數(shù)據(jù)處理管理模塊

該模塊能夠采集、接受各個井下現(xiàn)場控制器的實時數(shù)據(jù)，并能分類匯總、處理、打印圖形及報表等；該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示、存儲等功能，更方便、直觀地掌握井下現(xiàn)場信息，還可以詢以往記錄，便于粉塵濃度信息化處理。

2.2 粉塵監(jiān)測與噴霧自動化控制模塊

該模塊通過KJF16B控制分站，實現(xiàn)對粉塵濃度的設(shè)置與顯示，對粉塵濃度傳感器進行自動校正，粉塵濃度的數(shù)據(jù)實時上傳以及智能化噴霧系統(tǒng)的控制等功能[3]。

2.3 傳感器模塊

該模塊主要由粉塵濃度傳感器、光控傳感器、自動噴霧系統(tǒng)等三部分組成。粉塵傳感器采用GCG1000粉塵濃度傳感器，測量范圍為0～1 000 mg/m3，質(zhì)量濃度測量相對誤差±15%，能夠?qū)崿F(xiàn)實時、連續(xù)監(jiān)測，同時測量準確、操作維護方便。光控傳感器和自動噴霧系統(tǒng)結(jié)合，通過光控傳感器輸出高電平信號，噴霧系統(tǒng)自動停止噴霧。無感應時輸出低電平信號，繼續(xù)噴霧[4]。

3 結(jié)論

井下在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應用，提高了井下防塵自動化水平，減少了過度用水造成的資源浪費，減小了人員勞動強度和人為檢測帶來的誤差，提高了監(jiān)測精確性和準確性，降低了工作面粉塵濃度，為井下職工創(chuàng)造了更加良好的作業(yè)環(huán)境，為采掘工作面順利、安全生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。