亿欣煤业综采工作面红外降尘措施的应用

史张卿

(山西晋城煤业集团 亿欣煤业，山西 晋城 048006)

随着煤矿采煤机械化程度的提高，粉尘问题已日渐突出。目前采用的防尘技术和装备已远不能适应当下的煤矿井下环保要求，致使煤矿井下，特别是综采工作面粉尘普遍超标严重，具有很大的危害性，是煤矿5大灾害之一，主要表现在以下几个方面：1) 可导致尘肺病。2) 可能产生煤尘燃爆。3) 对综采工作面机电设备正常运转产生不利影响。4) 给作业环境改善及现场管理带来难度。亿欣煤业综采工作面粉尘浓度高，煤尘具有爆炸性，随着现代化管理和安全生产要求的提高，降低粉尘浓度，改善现场作业条件是亟待解决的问题。

1 综采工作面粉尘治理现状

煤矿粉尘的防治主要是通过3个方面来实现的：1) 在采煤之前, 通过注水提高煤体的润湿性, 降低煤体产尘的可能性。2) 在开采时, 利用特定的防尘技术控制尘源[1,2]. 3) 利用相关除尘技术或设备及时地把产生的粉尘过滤或排除掉[3]. 而国内外采取的措施包括：采煤机内外喷雾、支架固定喷雾及负压引射降尘、二次负压降尘或煤层注水等，但以上措施存在的问题主要有以下几方面：1) 采煤机内喷雾由于受冷却水压力限制喷雾压力低，容易堵塞，降尘效率低[4]. 2) 采煤机外喷雾如引射器降尘装置、二次负压降尘器及其它高压喷雾等，是目前采煤机最有效的防尘手段，但其弱点是都必须安装在采煤机上，容易被炭块砸坏，影响降尘效果和使用寿命[5]. 3) 支架喷雾在实际使用中经常会出现乳化液串液，阀门关不住等问题。4) 煤层注水虽然是减少采煤机产尘量最根本的措施，但煤层注水工艺技术复杂且有一定的适用条件，并非适用所有煤层赋存条件，而且在采煤机割煤使煤炭破碎过程中必然产生一定量的粉尘，且目前这些降尘措施在现场的实施效果也不太明显[6].

2 综采工作面红外线自动洒水降尘系统机理

综采工作面红外线自动洒水降尘系统电路控制部分由主机、红外传感器、压力传感器、遥控器、电动球阀等组成；喷雾水路部分由高压胶管、水质过滤器、高效喷头等部分组成，工作面红外监控自动喷雾系统示意图见图1，架间红外自动喷雾系统见图2.

图1 红外监控自动喷雾系统示意图

图2 架间红外自动喷雾系统图

当采煤机割煤通过采面切眼处液压支架时，采煤机上安设的红外线发射传感器会监测到破煤活动，即发射红外线并被支架上的红外线接收传感器接收，红外线接收传感器接收到发射信号后会输出一个高电平信号传输给控制主机，主机对输入信号进行处理后，通过CAN网向其它主机同时发出指令，其它主机按照设定的程序控制采煤机滚筒上方的1～10个支架喷雾，使其同时自动打开，并根据采煤机的行走速度判断开启和关闭程序信号，并依次关闭和打开相应的支架喷雾[7].

3 红外线自动洒水降尘系统的应用

综采工作面红外线自动洒水降尘系统在XV1308工作面安装30架，即工作面6-35架安装了红外线自动洒水降尘系统，各装置安设位置见表1. 在割煤过程中保持采煤机上风侧滚筒上方3架喷雾打开，采煤机下风侧滚筒上方5架喷雾打开，压力传感器控制支架降架和移架时的喷雾打开。

为了验证红外自动喷雾与注水降尘两种措施的降尘效果，特对亿欣煤业两个综采面应用了不同的降尘措施，对综采面不同地点进行了粉尘浓度测定，见表2，表3.

表1 综采面红外自动喷雾系统各装置安设位置表

表2 XV1308综放工作面粉尘浓度及降尘效果测定结果表

表3 XV1309综放工作面粉尘浓度及降尘效果测定结果表

由表2和表3对比可知，使用红外自动喷雾降尘措施效果比注水降尘效果更为显著。可以看出，采煤机司机处、移架司机处、工作面回风巷10～15 m处和采煤机下风侧10 m处4个测点，在措施应用之前，总粉尘和呼吸性粉尘浓度基本保持一致，但应用措施后，红外线自动喷雾降尘效果更为显著，降尘率保持在47%～59%，而注水降尘的降尘率相对较低，保持在30%左右。离粉尘产生距离最近的采煤机司机处，粉尘下降相对较高，但距离工作面越远，粉尘降尘效果越差，这也进一步证明了煤层注水降尘，湿润煤体的效果不佳。而红外线自动洒水降尘在检测到粉尘浓度达到一定程度即对扩散到空气中的粉尘实施水雾连续不间断喷洒，实现了实时监控，极大地降低了工作现场的粉尘浓度。

两种方式使用前粉尘浓度对比图见图3.由图3可知，在使用红外喷雾和煤层注水+架间喷雾两种不同降尘措施前，采煤机司机、移架司机、工作面回风巷10～15 m和采煤机下风侧10 m等4个地点的总粉尘和呼吸尘基本保持一致，变化幅度很小，两种方式使用后粉尘浓度对比图见图4，从图4可以看出，使用两种不同措施后，4个地点的总粉尘和呼吸尘均发生了显著变化，降尘效果不一。红外喷雾使用前后呼吸尘浓度对比图见图5.煤层流水+架前喷雾使用前后呼吸尘浓度对比图见图6.图5和图6均选取以粉尘控制最关键的考核因素呼吸尘作为研究对象，图5中红外喷雾使用前后，降幅非常明显，工作面回风巷10～15 m处的呼吸尘降幅最为明显，而图6中使用的煤层注水和架间喷雾降尘幅度明显比红外喷雾降尘效果差很多，最为明显的也是在工作面回风巷10～15 m处的呼吸尘降幅最大，但明显低于红外喷雾降尘效果。

4 结 论

综采工作面红外线自动洒水降尘系统取得了较好的应用效果。

1) 在综采工作面采用遥控器，可以通过遥控器随时调整支架喷雾的个数、喷雾的延长时间，相比国内外全自动喷雾系统，更加灵活实用，实现了降尘控制方式的创新。

图3 两种方式使用前粉尘浓度对比图

图4 两种方式使用后粉尘浓度对比图

图5 红外喷雾使用前后呼吸尘浓度对比图

图6 煤层注水+架间喷雾使用前后呼吸尘浓度对比图

2) 解决了支架喷雾发生乳化液窜液使支架工作不稳定的现象和只能控制本架喷雾的功能。运行可靠的整套矿用综采工作面自动洒水降尘系统可安装运行于综采工作面，主机的控制逻辑及抗干扰技术，提升矿用综采工作面自动洒水降尘系统技术，提高了矿井产量。

参 考 文 献

[1] 戴成杰，葛立东. 矿井粉尘现状及综合防治技术探讨[J]. 工会博览：理论研究，2010(8):86-87.

[2] 刘增超，史东涛. 煤矿粉尘治理技术现状及展望[J]. 科技信息，2008(7)：299.

[3] 王政宏. 综掘工作面粉尘治理技术发展现状及趋势[J]. 煤矿机械，2012 (6):19-20.

[4] 袁地镜，张设计. 新型采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统[J]. 煤矿安全，2016 (12):87-89.

[5] 张 健，郭胜均. 采煤机尘源跟踪喷雾降尘技术研究及应用[J]. 煤矿机械，2015 (11):232.

[6] 赵会朝. 浅谈煤层注水技术应用中应注意的几个问题[J]. 化工设计通讯，2016，42 (3):71.

[7] 许春雨，宋 渊. 基于单片机的采煤机红外线位置检测装置开发[J]. 煤炭学报，2011 (S1):167-171.