掘進(jìn)巷道卸煤點(diǎn)泡沫自動(dòng)抑塵系統(tǒng)研究與應(yīng)用

王 超

（山西潞安集團(tuán)左權(quán)五里堠煤業(yè)有限公司，山西 晉中 032600）

掘進(jìn)巷道帶式輸送機(jī)機(jī)頭卸載點(diǎn)是產(chǎn)生高濃度粉塵主要場(chǎng)所之一，卸載點(diǎn)主要安裝噴霧灑水裝置進(jìn)行降塵，但是由于傳統(tǒng)噴霧灑水裝置自動(dòng)化水平低需人工操作，增加了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，而且傳統(tǒng)噴霧灑水裝置無(wú)法根據(jù)輸送機(jī)運(yùn)煤量進(jìn)行自動(dòng)控制灑水量，導(dǎo)致巷道內(nèi)靜壓水損失量大，自動(dòng)噴霧降塵效果差。以五里堠煤礦2102 運(yùn)輸順槽為例，在巷道內(nèi)SSJ-800 型帶式輸送機(jī)卸載點(diǎn)安裝一套泡沫自動(dòng)抑塵裝置，降低了卸載點(diǎn)粉塵濃度，進(jìn)一步提高巷道防塵效果[1-5]。

1 概述

山西潞安集團(tuán)左權(quán)五里堠煤業(yè)有限公司2102運(yùn)輸順槽東為2101 工作面采空區(qū)，西為未開(kāi)采區(qū)，南為2102 工作面切眼，北為下組煤集中回風(fēng)、集中膠帶、集中輔助運(yùn)輸下山。

2102 運(yùn)輸順槽設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1400 m，巷道設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為寬×高=4.5 m×3.5 m，巷道掘進(jìn)煤層為15#層，平均厚度為6.17 m。該煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多數(shù)煤層夾矸層數(shù)為3 層，局部夾4 層矸石，有時(shí)為2 層夾矸。

2102 運(yùn)輸順槽采用機(jī)械化掘進(jìn)工藝，采用EBZ260 型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)后部轉(zhuǎn)載機(jī)與巷道內(nèi)安裝的SSJ-800 型帶式輸送機(jī)連接，帶式輸送機(jī)與盤(pán)區(qū)DTL120 型帶式輸送機(jī)搭接聯(lián)合出煤，SSJ-800 型帶式輸送機(jī)與DTL120 型帶式輸送機(jī)搭接高度為1.7 m，搭接處安裝一道防塵水幕對(duì)卸煤點(diǎn)進(jìn)行降塵處理。

由于巷道掘進(jìn)的15#煤層揮發(fā)性高，2102 巷前期掘進(jìn)過(guò)程中SSJ-800 型帶式輸送機(jī)卸煤點(diǎn)粉塵濃度高達(dá)80 mg/m3，傳統(tǒng)噴霧灑水裝置不僅降塵效果差，而且造成靜壓水浪費(fèi)嚴(yán)重。經(jīng)研究決定對(duì)2102運(yùn)輸順槽內(nèi)SSJ-800 型帶式輸送機(jī)卸載點(diǎn)安裝一套泡沫自動(dòng)抑塵裝置。

2 泡沫自動(dòng)抑塵裝置結(jié)構(gòu)原理

2.1 泡沫自動(dòng)抑塵裝置

泡沫自動(dòng)抑塵裝置主要由粉塵濃度傳感器、電控裝置、泡沫生產(chǎn)器、噴霧裝置、靜壓風(fēng)水管路、PLC 控制器、聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)等部分組成，如圖1。

（1）粉塵濃度傳感器安裝在卸載點(diǎn)前方3～5 m處，吊掛高度為1.5 m，傳感器與PLC 控制器連接。傳感器主要用于卸煤點(diǎn)粉塵濃度監(jiān)測(cè)，設(shè)定粉塵濃度報(bào)警值為25 mg/m3。

（2）電控裝置分別與靜壓水管、聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)連接。電控裝置主要由控制器和電控液閥組成，通過(guò)聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)對(duì)電控液閥進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)泡沫生成器內(nèi)自動(dòng)注水的目的。

（3）噴霧裝置主要由固定架、旋轉(zhuǎn)高壓噴頭等部分組成。噴霧裝置在卸載點(diǎn)前方5 m 位置，距卸載滾筒高度為1.0 m。

（4）PLC 控制器主要用于卸載點(diǎn)粉塵濃度數(shù)據(jù)信號(hào)收集、分析，并進(jìn)行信號(hào)指令發(fā)送等，是整套裝置中核心配件。

圖1 泡沫自動(dòng)抑塵裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 裝置工作原理

（1）2102 運(yùn)輸順槽在掘進(jìn)期間，當(dāng)卸煤點(diǎn)粉塵濃度達(dá)到40 mg/m3時(shí)，粉塵濃度傳感器發(fā)出報(bào)警，并將檢測(cè)的粉塵濃度數(shù)值以數(shù)據(jù)信號(hào)的方式傳送至PLC 控制器內(nèi)。

（2）PLC 控制器接收到粉塵濃度數(shù)據(jù)信號(hào)后及時(shí)進(jìn)行分析處理，并將電控裝置供電指令發(fā)送至聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)。

（3）聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)接收指令后及時(shí)對(duì)電控裝置供電，電控裝置供電后電控液閥自動(dòng)打開(kāi)，并對(duì)泡沫生產(chǎn)器內(nèi)注水，泡沫生產(chǎn)器內(nèi)化學(xué)材料注水后在風(fēng)壓作用下產(chǎn)生高濃度泡沫，并通過(guò)高壓噴頭噴出對(duì)卸載點(diǎn)處粉塵進(jìn)行吸附沉降處理。

（4）當(dāng)卸載點(diǎn)粉塵濃度低于25 mg/m3時(shí)傳感器再一次將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至PLC 控制器，控制器對(duì)信號(hào)處理后及時(shí)對(duì)聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)下達(dá)指令，聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)接收指令后關(guān)閉電控裝置電源，泡沫生產(chǎn)器噴霧裝置停止工作。

3 裝置優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用效果分析

3.1 裝置優(yōu)點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。泡沫自動(dòng)抑塵裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，整套裝置成本費(fèi)用為0.84 萬(wàn)元，成本費(fèi)用低。在實(shí)際應(yīng)用中該裝置故障率低，而且該裝置可適用于不同型號(hào)的帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)中，實(shí)用性強(qiáng)。

（2）自動(dòng)化水平高。該裝置利用傳感器檢測(cè)粉塵濃度，利用PLC 控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及指令下達(dá)，保護(hù)動(dòng)作靈敏可靠，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)降塵的目的。與傳統(tǒng)噴霧灑水裝置相比，該裝置大大提高降塵自動(dòng)化水平，降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度。

（3）降塵效果好。傳統(tǒng)噴霧灑水裝置主要利用水霧顆粒對(duì)粉塵顆粒進(jìn)行吸附并進(jìn)行沉降作用，但是實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，水霧顆粒小，吸附能力差，而且易受巷道風(fēng)流影響，降塵效果相對(duì)較差；而泡沫顆粒體積大、質(zhì)量小且具有很強(qiáng)的吸附能力，降塵效果是水霧顆粒的2 倍以上，降塵效果好。

（4）提高了巷道質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化。泡沫自動(dòng)抑塵裝置解決了傳統(tǒng)噴霧灑水裝置灑水量大、靜壓水損失嚴(yán)重、巷道污水積水量大等技術(shù)難題，有效提高了巷道質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平。

3.2 實(shí)際應(yīng)用效果分析

2019 年11 月五里堠煤礦在2102 運(yùn)輸順槽帶式輸送機(jī)卸煤點(diǎn)安裝了一套泡沫自動(dòng)抑塵裝置，截至2020 年5 月2102 運(yùn)輸順槽已掘進(jìn)到位，通過(guò)7 個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，該裝置投入使用后卸載點(diǎn)粉塵濃度控制在20 mg/m3以下，與傳統(tǒng)噴霧灑水裝置相比，降塵率提高了27.4%。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)2102 運(yùn)輸順槽掘進(jìn)期間帶式輸送機(jī)卸載點(diǎn)安裝傳統(tǒng)噴霧降塵裝置防塵效果差的問(wèn)題，研究安裝了一套泡沫自動(dòng)抑塵裝置。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，該裝置提高了巷道降塵自動(dòng)化水平，巷道降塵效果明顯，并在其他礦（如司馬礦、章村煤礦）得到了推廣應(yīng)用。