综放工作面监控喷雾降尘系统应用

王汝慧

综放工作面监控喷雾降尘系统应用

王汝慧

为了降低综放开采过程中在降架、移架、放顶煤以及割煤过程中产生的粉尘浓度，在大同煤矿集团公司塔山矿8210综放工作面采用了智能监控喷雾降尘系统，实现综放工作面生产过程中自动喷雾降尘，且井上可实时监控喷雾状态，进一步完善了综放工作面喷雾降尘系统的运行管理。

煤矿开采；防尘降尘；智能监控；降尘系统；数字信息化

0 引言

由于塔山矿煤层厚且煤质较松软，所以采用低位放顶煤液压支架的综采放顶煤生产工艺，采煤过程中在降架、移架、放顶煤及采煤机割煤时极易产生大量粉尘，现场粉尘浓度高严重影响工作面安全生产和人员健康，需要通过架间喷雾解决粉尘问题。

现在常用的架间喷雾方式有3种。

一是手动控制，利用人工打开水路球阀进行喷雾。

二是电动的。此种方式架间喷雾水路主控装置每架都要安装一套，且发射和接收装置均采用红外线控制方式，所以不但安装强度高，而且红外对射不精确，发射器和接收器稍有方向性的移动，就会出现不能正常开机的情况。其中最大的缺陷还在于此装置仅仅对采煤机的工作范围有效，也就是说只有采煤机割煤经过支架时，此装置才动作喷雾，而当工作面移架和放顶煤时则不动作、不喷雾。

三是液控阀式的，优点是整体体积小，操作方便。但此装置也有一个致命的缺点，即使用时间一长，阀内的密封件就会因磨损而使得阀内水液互串，不但浪费乳化液，有时喷雾用水串入支架会使支架失控或损坏，造成重大的安全隐患。

为解决这些问题，降低工人劳动强度，实现综采工作面粉尘的全面治理，创建标准化、信息化、数字化矿井，在二盘区8210工作面安装全断面智能自动喷雾降尘系统，从而达到理想的粉尘治理效果。

1 实施方案

综采工作面自动洒水降尘装置采用科学化、人性化的控制方式，可最大程度起到降尘效果，保护井下作业工人的身体健康，提高劳动生产效率，优化工作面作业环境；可对割煤过程、液压支架移架过程、放顶煤过程实现喷雾降尘，并可实现地面控制及实时界面仿真控制。

在工作面每架支架设置3个喷洒点，分别为：前喷，即前探梁喷洒点，安装4个喷嘴形成前部扇形阻尘水幕；中喷，即顶板中部的喷洒点，安装2个喷嘴形成中部扇形阻尘水幕；后喷，即后尾板支柱的喷洒点，安装2个喷嘴形成后部扇形阻尘水幕。在作业支架下风向降架、移架时3个喷洒点同时打开，延时自动关闭实现自动喷雾降尘、阻尘；放顶煤时在作业支架下风向后喷、中喷2个喷洒点同时打开，延时自动关闭实现自动喷雾降尘、阻尘。落架、移架、放顶煤的延时自动关闭时间及喷雾量可随时调整设置。同时，还可在采煤机移动过程中根据采煤机位置控制前喷洒点打开，在采煤机下风端形成数条随采煤机移动的水幕，阻挡采煤机割煤时产生粉尘扩散，有效降低粉尘浓度。喷洒点的位置及喷雾量及自动关闭时间可合理设置，从而达到既有效降尘又能用最少水量实现最佳除尘效果。

喷雾系统主要由主控设备PLC控制器、矿用隔爆型电动球阀高压水源开关、矿用隔爆型本安电源、矿用综采工作面喷雾降尘系统红外发射器、矿用遥控发送器、矿用遥控接收器、雾化喷嘴、接触开关以及水流管路组成，其安装见图1、2。

图1 综采智能喷雾支架安装示意

图2 系统安装示意

2 工作原理

2.1 随采煤机联动定点喷雾降尘功能

采煤机割煤移动过程中，装在采煤机上的红外位置传感器可根据移动方向和位置，向控制器发射信号。控制器根据这些信号，计算出水幕的位置，控制相应的电动阀，在采煤机的下风端形成数条水幕（前喷）随采煤机移动。水幕距离采煤机的间隔、喷洒时间，根据现场情况可通过集中控制器用红外遥控器设定，从而对采煤机作业产生的大量粉尘进行有效阻隔和降尘，实现采煤机、架间喷雾联动。

2.2 落架、移架自动喷雾除尘功能

落架、移架时，操作液压手柄，装在手柄上的磁控发射器工作，向控制器发射无线触发信号。控制器收到经过编码的信号后，控制落架、移架作业支架下风端水幕（前喷、中喷、后喷）打开，延时喷洒降尘。采煤机下风端水幕和喷洒时间，可通过集中控制器用红外遥控器设定。

2.3 放顶煤自动喷雾除尘功能

放顶煤时，操作液压手柄，装在手柄上的磁控发射器工作，向控制器发射无线触发信号。控制器接收到经过编码的信号后，控制放顶煤作业支架下风端水幕（中喷、后喷）打开，延时喷洒降尘。采煤机下风端水幕和喷洒时间可通过集中控制器用红外遥控器设定。

2.4 井上、下操作监控功能

控制器预留485通讯接口，可与系统中的集中控制器进行通讯。各种参数通过集中控制器设置。同时，集中控制器还可将工作面各种信息及参数通过井下环网传到井上，监控系统能实时监测采煤机运行方向、位置和支架降架、移架、放煤作业的位置、割煤道数、喷雾除尘等工作面作业信息，并生成生产运行图表及记录；也可在地面调度室直接控制喷雾点开停状态并调整运行参数控制界面（见图3）。

图3 运行参数控制界面

3 特点

(1)系统采用集散控制，由多套喷洒控制器和一套集中控制器构成。由集中控制器集中管理，可井下独立运行。集中控制器预留以太网接口，能与井下以太环网交换机相连，通过环网将系统各种状态及参数传送到井上，实现地面监控及操作。

(2)由于本系统降架、移架、放顶煤信号及电动阀控制信号全部采用无线通讯，使安装、使用、维护更加简单方便，比传统方式减少电缆200余条，极大程度上解决了电缆过多、易拉断所造成的使用、维护困难的问题。

(3)本系统对液压支架的液压系统没有进行任何更改、变动，不影响原来的液压手柄的操作，从而不会对原来的支架控制系统产生任何影响。

(4)工作面智能照明。控制器预留照明控制功能，有常亮、定时、跟踪采煤机位置和移架、放煤照明模式。

(5)地面操作界面友好，人性化高，操作简便易行，可对井下喷雾装置进行实时控制，为生产调度中心、相关职能部门和矿领导指挥决策提供方便。

(6)该系统中所包含的单台喷雾机器具有以下特点：

①控制箱、红外接收器、电动球阀一体化设计，结构简单，体积小，外形美观，安装方便。由于采用电动球阀，适用于各种水质且无滴漏。

②控制箱与球阀齿轮箱相对隔离，解决了防止水进入控制器的问题。

③控制器采用美国MOTOROLA单片机，电路简单，运行可靠，各种功能都可通过编程实现，系统配置灵活、方便。

④控制器设计有大屏幕液晶显示，落架、移架、放煤、煤机位置等参数状态一目了然。

⑤控制器的各种参数用红外遥控器随时设定，无需打开机箱，使用更加方便，人性化。

4 应用情况

（1）8210综放工作面喷雾系统的使用有效降低了工作面粉尘浓度，粉尘浓度（全尘）由原先的63 mg/min左右降低到20 mg/min左右，净化了工作环境中的风流，减轻了矿井的防尘压力。粉尘浓度的降低，有效减少了粉尘堆积，为矿井安全生产提供了必要的保障。

（2）解决了综采工作面架间喷雾使用不正常的问题，结束了长期以来架间喷雾靠人工的历史，从根本上消除人的不可靠性，降低了工人的劳动强度。

（3）随着工作面及巷道粉尘浓度的降低，工作面工作人员身体的受侵害程度减轻，避免了职工尘肺病的发生，保障了职工的生命安全和身体健康。

针对以往降尘技术自动化水平不高的缺点，综放工作面生产过程中采用的自动化喷雾降尘技术，有效地解决了综合防尘的难点问题，实现了技术上的突破，全面提高了防尘设施的使用率，取得了显著的降尘效果，改善了职工工作环境，为煤矿安全生产提供了可靠的技术保障。

Application of Monitoring Spray and Dust Suppression System in Fully Mechanized Working Face

Wang Ruhui

In order to reduce dust concentration that support dorpping，supportmoving,top coal caving and coal cutting produce in the full-mechanized caving process,intelligentmonitoring spray and dust suppression system is used in 8210 fully mechanized working face of Tashan Mine of Datong Coal Mine Group,spray and dust suppression are implemented in production process of fully mechanized working face,and spray condition can be real time monitored on the ground,operation management of spray and dust suppression system in fully mechanized working face is further improved.

coal mining;dustproof and dust reduction;intelligent monitoring;dust suppression system；digital information

TD714+.4

B

1000-4866(2015)01-0012-03

2015－01－10

王汝慧，男，1982年1月出生，现在山西焦煤集团北京办事处工作，助理工程师。