基于粉塵源頭控制的煤炭運輸車輛降塵裝備研究

楊衛(wèi)兵

（山西三元福達(dá)煤業(yè)有限公司， 山西 長治 046000）

引言

我國煤炭開采主要為井下開采，井下開采的煤炭量達(dá)到了93%。由于井下采煤的空間比較狹窄，而且通風(fēng)效果較差，在一系列的采煤工作中會出現(xiàn)很多粉塵，嚴(yán)重污染井下的環(huán)境[1]。與此同時，煤礦粉塵還會使機(jī)械磨損加劇，使用壽命減少，也會使工作區(qū)域可見度降低，從而增加事故的發(fā)生概率。因此，必須通過一定的措施進(jìn)行煤礦作業(yè)時的降塵。本文提出了基于“人- 機(jī)- 環(huán)- 管”四位一體的粉塵源頭控制煤炭運輸車輛降塵系統(tǒng)，不僅精準(zhǔn)，從粉塵源頭進(jìn)行控制， 而且大大提高了降塵效率。

1 粉塵來源及分布

粉塵產(chǎn)生有很多原因，而且也有不同分布，回采工作面粉塵主要產(chǎn)生于采煤機(jī)截隔煤炭以及液壓支架移架等過程[2]。掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過程中煤巖破碎產(chǎn)生的粉塵，即原生粉塵，它包括煤巖受到截齒的壓碎和摩擦作用產(chǎn)生的粉塵，占掘進(jìn)工作面產(chǎn)塵量的80%以上[3]。而在運輸煤炭的過程中，也會產(chǎn)生很多粉塵，運輸車輛周圍因運動帶起的揚塵和原本煤炭所帶的粉塵，會對環(huán)境產(chǎn)生重大的污染。

2 降塵設(shè)備組成及其工作原理

基于“人- 機(jī)- 環(huán)- 管”四位一體的粉塵源頭控制煤炭運輸車輛降塵裝置立足于紅外傳感理論、自動控制理論和粉塵實時檢測數(shù)據(jù)，從提高系統(tǒng)可靠性和降低系統(tǒng)功耗的角度出發(fā)，提出四位一體的粉塵源頭降塵系統(tǒng)。這套裝置能夠自動監(jiān)測井下各處的粉塵濃度，也能夠通過紅外傳感器，監(jiān)測工作人員的位置，如果一旦某個區(qū)域內(nèi)的粉塵濃度達(dá)到一定閾值，噴霧功能自動開啟，同時工作人員可以手動操作噴霧開關(guān)，以達(dá)到有效降塵的目的。

2.1 煤礦用粉塵濃度傳感器

粉塵濃度檢測需要用到粉塵濃度傳感器（見圖1），粉塵濃度傳感器能夠長時間連續(xù)顯示煤礦井下的粉塵濃度，同時輸出與煤礦監(jiān)控系統(tǒng)相適應(yīng)的頻率信號和電流信號。先預(yù)置一個粉塵濃度閾值，一旦監(jiān)測到實際粉塵濃度超出這個值，就發(fā)出警告，自動或者手動進(jìn)行噴霧降塵。而濃度傳感器中最重要的就是一個光敏電阻，通過外界光線的強(qiáng)弱改變電阻大小，從而使相關(guān)儀器進(jìn)行工作。

圖1 煤礦用粉塵濃度傳感器

2.2 熱釋電紅外原理

熱釋電紅外傳感器，如下頁圖2 所示，由濾光片、熱釋電探測元和前置放大器組成，它可以檢測人體發(fā)出的紅外信號，并將其轉(zhuǎn)化成電信號。傳感器的頂部有一個長方形的窗口，里面裝著一塊濾光片，可以使人體發(fā)出的9～10 μm 波長的紅外線通過，而其他波長的紅外線被濾除，這樣便提高了抗干擾能力。

2.3 噴霧降塵裝置

除塵裝置主要由噴霧系統(tǒng)和電控系統(tǒng)兩大分支機(jī)構(gòu)組成。其中，噴水系統(tǒng)主要由儲水箱、進(jìn)水管道泵、出水潛水泵、連接管路、底噴霧架和兩側(cè)噴霧架等組成[4]。這里不著重介紹電控系統(tǒng)。噴霧灑水裝置中比較重要的一個零件便是噴霧噴頭（見下頁圖3）。這里使用的噴頭能夠發(fā)出實心圓錐形狀的噴霧形狀，擴(kuò)散的面積比較大，噴霧顆粒細(xì)小且十分均勻，能夠大面積并且有效地降低粉塵濃度。

圖2 熱釋電紅外傳感器

圖3 降塵霧化噴頭

3 功能特點

此裝置的主要創(chuàng)新點在于其基于紅外識別和粉塵監(jiān)控的原理，監(jiān)測更加迅速準(zhǔn)確全面，可靠性高。不僅在井下工作時間可以連續(xù)監(jiān)控整個區(qū)域，也可以在煤炭車輛運輸?shù)臅r候監(jiān)測粉塵濃度。

安裝此裝置后能夠較為全面清除運輸車輛表面還有輪胎及其他容易積灰的地方，從煤礦生產(chǎn)的源頭控制了一定量的粉塵，使得在接下來的煤礦井下工作的粉塵能夠減少一部分，而且有效地改善了空氣的質(zhì)量，減少了對環(huán)境的污染。且在煤礦井下進(jìn)行工作時，此裝置中的粉塵濃度探測器和紅外熱釋傳感器也能夠很好地檢測井下的粉塵濃度，并通過一系列的裝置反饋給控制中心，進(jìn)行有效且全面的噴霧降塵，減少工作人員塵肺病的發(fā)生率和井下爆炸的事故率。相應(yīng)的，控制中心也可以給降塵系統(tǒng)一個定時噴霧降塵的指令，預(yù)防其他監(jiān)測裝置出現(xiàn)故障時對工作造成的不便。

4 結(jié)語

“人- 機(jī)- 環(huán)- 管”四位一體的粉塵源頭控制煤炭運輸車輛降塵系統(tǒng)，具有塵濃度檢測和人體紅外傳感功能，不僅能夠精準(zhǔn)降塵，而且大大提高了降塵效率。實地考察后發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)需要，實現(xiàn)了對粉塵的源頭控制。