礦井注水降塵+紅外線自動灑水降塵系統研究及應用分析

劉 凱

（晉能控股煤業集團雁崖煤業有限公司，山西大同037000）

在煤礦開采中，最關鍵的施工現場與作業就是其井下綜采工作面，由于增大了作業的機械化程度，因此最關鍵產塵源就是綜采工作面，比較顯著的問題就是粉塵。每個煤礦之前使用到綜采工作面的降塵、防塵技術與措施均不能將粉塵的濃度降低，粉塵濃度比標準濃度高很多，還導致產生了不小的危害，下面幾點就是危害：一直工作在粉塵濃度比較高的環境內會造成塵肺病；特定條件中，粉塵濃度高時，就會有燃爆發生；當開采機電設備中有沉積的粉塵時，就會造成設備運轉異常。所以，有必要來研究綜采工作面的降塵與防塵。在本文中，晉能控股煤業集團某礦綜采工作面研究了紅外線自動灑水降塵，來將粉塵濃度進行改善，使煤礦開采更加安全、高效、高產。

1 概述

在晉能控股煤業集團某礦的綜采工作面中，由于粉塵的濃度比較高，爆炸性又存在于煤塵，所以，防塵降塵處理是非常有必要的。之前該礦使用了不少防塵降塵處理方法，比方說，注水降塵+二次負壓降塵、負壓引射降塵、高壓外噴霧、采煤機內外噴霧等，可從整體上來說，在只使用其中一種技術方案來防塵降塵時，會產生比較多的問題，沒有有效的防塵降塵效果，粉塵濃度依然是嚴重超標。就這種情況來說，筆者將所調研的市場技術狀況與該礦的綜采工作面實際施工現場狀況相結合，將注水降塵+紅外線自動灑水降塵這一方案提出來了，并實施了應用。

2 分析紅外線自動灑水降塵系統

就煤礦綜采工作面實際粉塵狀況而言，將紅外線自動灑水降塵系統提出來，來治理粉塵。架間紅外自動噴霧系統、紅外監控自動噴霧系統、噴霧水路、電路控制等部分構成了該系統。無線發射器、遙控接收器、電動球閥、本安型穩壓電源、壓力傳感器、紅外傳感器、PLC 主機等構成了電路控制；高效噴頭、水質過濾器、高壓膠管等構成了噴霧水路；從圖1可以看出，紅外探頭、控制器、水源、電磁閥、架后噴霧組、架前噴霧組、手動開關等構成了紅外監控自動噴霧系統；從圖2可以看出，紅外線監控器等構成了架間紅外自動噴霧系統。

圖1 紅外監控自動噴霧系統示意圖

圖2 架間紅外自動噴霧系統圖

在移動采煤機時，遙控發送器會對遙控接收器進行掃描，進而就有信號產生了，且遙控發送器、遙控接收器分別安裝在采煤機、支架上，并把信號直接反饋至主機，電動球閥在被主機所控制，進行實施提供水源，實施噴霧作業。

3 實施工業性試驗

3.1 簡述工程狀況

在晉能控股煤業集團的某礦井中，其井田的面積、準許開采的煤層、保有儲量、生產能力分別是4.8713km2、2＃～9＃、2698×104t、60×104t/a。在2101 綜采工作面中，所開采的煤層是2＃，煤層的厚度是1.12～2.95m，均值是1.4m。而且2＃煤層的總火焰長是5mm，大概加10%的巖粉量，由于爆炸性存在于煤塵，所以，一定要對粉塵的濃度進行控制。

3.2 安裝與使用紅外線自動灑水降塵系統

在2101 綜采工作面中，使用了注水降塵+紅外線自動灑水降塵，將紅外線自動灑水降塵系統安裝在該工作面的第10到第44架中，將35套的主機、接受器、電動閥、壓力傳感器進行安裝，且均安裝在支架的相應位置，在機組的調高閥組處安裝發射器，且數量是1 個。當采煤機割煤過程中，一定要打開噴霧裝置，且該裝置分別在上、下風側的滾筒上方，對應的數量分別是3架、5 架，支架的移架與降架在被壓力傳感器所控制時，就會打開噴霧。

3.3 分析效果

由于要對使用到2101 綜采工作面的“注水降塵+紅外線自動灑水降塵”的最后效果進行了解，從2021年6 月開始，對粉塵濃度監測點進行了設置，且設置的位置是煤機下風側12m 位置、回風巷的12～14m 位置、移架司機處、采煤機司機處，該監測點可以監測粉塵的濃度，表1就是測定的結果。

表1 2101綜采工作面注水降塵+紅外線自動灑水降塵測定結果

與此同時，還將“注水降塵+二次負壓降塵”使用到2103 綜采工作面，起始時間與粉塵濃度監測點設置的位置都和2101 綜采工作面中的相同，表2 就是測定的結果。

表2 2103綜采工作面注水降塵+二次負壓降塵測定結果

自表1可以發現，在2101綜采工作面中，采煤機下風側12m位置、回風巷的12～14m位置、移架司機處、采煤機司機處這幾個位置中，使用注水降塵+紅外線自動灑水的呼吸塵與總塵所具有的降塵率大概處于85.3%～92.5%的范圍中。自表2 可以發現，采煤機下風側的12m處、回風巷的12～14m處、移架司機、采煤機司機位置這幾個位置中，使用之前的注水降塵+二次負壓降塵所具有的降塵率大概處于78.3%～82.5%的范圍中。通過對比降塵率發現，注水降塵+二次負壓降塵比注水降塵+紅外線自動灑水降塵的要小，具有顯著降塵效果的是注水降塵+紅外線自動灑水降塵。

自表2得知，當將之前的注水降塵+二次負壓降塵使用到2103綜采工作面時，通過對比各個位置發現，位置最高的是采煤機司機處，具有較強的降塵效果，在將注水降塵使用到煤層時，與工作面的距離越小，就越具有較好的降塵效果，反之，則越差。可是，在對注水降塵+紅外線自動灑水降塵系統進行使用時，就可以很好地對該問題進行解決，粉塵濃度在被系統所檢測，并且檢測出超標之后，那么系統就會馬上啟動，進而實施噴灑降塵，而且還會實時監控，能夠對該問題進行解決。并且2101綜采工作面的每個位置都具有較好的降塵效果。將注水降塵+紅外線自動灑水降塵系統使用到2101綜采工作面，能夠將環境中的粉塵濃度降低，使煤礦生產更加可靠與安全。

4 結束語

當對晉能控股煤業集團某礦的綜采工作面治理粉塵的措施與所具有的問題進行分析之后，將注水降塵+紅外線自動灑水降塵系統這一治理方案提出來了。在使用到2101 綜采工作面的效果得知：每處的總塵濃度都小于55.2mg/m3，降塵率大于87.2%，呼吸塵的濃度都小于25.1mg/m3，降塵率大于85.3%，具有顯著的降塵效果。使用紅外線自動灑水降塵系統可以將環境內粉塵的濃度降低，使粉塵被工作所吸進的量減少了，于此同時，還將粉塵發生爆炸的有利條件給打破了，提高了該礦的經濟效益。