掘进工作面全自动降尘水幕装置设计

杨 斌

(潞安化工集团有限公司 古城煤矿，山西 长治 046032)

煤矿井下掘进工作面生产时会产生大量的煤尘，由于掘进工作面的特点，一般都用局部通风机向掘进工作面强制压入供风，加剧了煤尘的飘逸扩散。为保证掘进工作面工人的身体健康，减少职业病危害，根据《煤矿安全规程》和相关规范要求，必须在井下开拓工作面巷道和掘进工作面巷道设置1～2道防尘水幕。古城矿井下各工作面也设置有手动型防尘水幕，如图1所示。

图1 掘进工作面传统的降尘水幕装置示意

传统的降尘水幕装置见图1。如需对喷头进行检修、更换或需清理、更换过滤网时，关闭阀门1或阀门2均可。这种降尘水幕装置一般都是通过人工开启阀门，但由于部分工人安全意识较低或存在懒惰思想，存在不能及时开启喷雾的情况；或者是在人员通过防尘帘时，怕水喷洒到身上，会人为短暂关闭喷头。种种原因导致这种水幕防尘效果较差，给矿井安全生产造成了较大的安全隐患，影响工人的身体健康。

鉴于此，设计了一种掘进工作面全自动降尘水幕装置，减少或避免了上述问题。

1 设计思路及方案

1.1 设计思路

在人员即将通过防尘水幕时，停止喷雾，避免人员通过时被喷雾淋湿，在人员通过后及时开启喷雾，有效避免人为因素导致的防尘水幕失效。与此同时，采用与工作面掘进机、钻机等设备联锁控制，在工作面掘进或打钻时，水幕喷雾自动开启，掘进机、钻机停止工作后，全自动降尘水幕装置喷雾系统延迟5～30 min停止喷雾，以节约水资源。

1.2 设计方案

全自动降尘水幕装置由全自动喷雾装置和防尘帘两部分组成。

全自动喷雾装置由供水管路、阀门、过滤器、电磁控制阀、手动控制阀、雾化喷头、智能控制器、感应板等组成。防尘帘由安装在金属骨架上的细目塑料网或金属网组成，防尘帘用于封闭掘进巷道的整个断面，预留有胶带运输机口和1道供行人通过的门。如图2所示。

图2 全自动降尘水幕装置示意

全自动降尘水幕装置工作时，水源由静压水管提供，开启阀门1，经过过滤网除去水中杂质，控制器控制电磁阀1的开启和关闭，实现喷头1洒水喷雾。当有人员离开掘进工作面，需要通过防尘帘时，先走到感应板3，此时喷头1正常喷雾，喷头2不喷雾。当人员继续前行，到达感应板2时，感应板2将信号反馈给控制器，控制器控制电磁阀1关闭，喷头1关闭，与此同时，电磁阀2开启，喷头2开始喷雾，保证在整个过程的喷雾不间断。当人员继续前行，通过感应板1时，感应板1感应到人员已通过防尘帘，将信号反馈给控制器，控制器控制电磁阀1开通，喷头1开启喷雾，与此同时电磁阀2关闭，关闭喷头2。反之，当有人员进入掘进工作面时，感应板1先感应到人员即将通过防尘帘，将信号反馈给控制器，控制器控制电磁阀1关闭喷头1，与此同时开启电磁阀2，打开喷头2，当人员通过防尘帘，感应板2感应到人员已经通过防尘帘时，感应板2将信号反馈给控制器，控制器控制电磁阀1开启，开启喷头1，与此同时，电磁阀2关闭，关闭喷头2。

此外，为节省水资源，本装置与掘进机和钻机实现联动，当掘进机或钻机启动时，启动信号反馈至控制器，控制器控制电磁阀1，实现水幕装置自动运行，进行喷雾；当掘进机和胶带机停机后，该装置延时5～30 min关闭，具体时间可以根据现场情况进行调整。

为了避免电控装置出现故障后无法打开电磁阀，本装置还设置有手动旁路阀门2。一旦自动控制部分发生故障，或电磁阀损坏，可以通过手动阀门2开启水幕，进行灭尘，保证工作面生产不间断。

1.3 应用效果

全自动降尘水幕装置自安装实施以来，灭尘稳定性大大提高，避免了因人为因素造成的防尘水幕失效，保证在生产过程中不间断灭尘，取得了良好的灭尘效果。

2 主要创新点

1) 采取两组喷头，当人员通过防尘帘时，关闭防尘帘的第一道喷雾，同时开启第二道喷雾；当人员通过防尘帘后，关闭第二道喷雾，同时开启第一道喷雾，既保证了防尘喷雾的连续性，又避免了人员通过时衣物被淋湿。

2) 实现全自动控制，工作面掘进机、钻机等设备开启时自动开启喷雾进行灭尘，确保灭尘效果，净化环境，改善了作业条件，保障了工人身体健康。

3) 实现自动控制的同时，增加了手动控制旁通管路，提高了降尘装置的可靠性，保证了工作面的安全生产。

3 结 语

通过自动三重防灭尘措施，做到了工作面及时降尘灭尘，有效防止了工作面粉尘超标，消灭了安全隐患；有效净化了作业环境，减少了粉尘对工人身体的危害，保证了井下工人的身体健康；避免了因煤尘燃烧爆炸而造成的重大损失，促进了安全生产；减少了粉尘对井下机械、电气设备和精密仪器仪表的损害，延长了设备的使用寿命，降低了设备维护、更换的费用。该降尘水幕装置结合工作面生产实际，制造简单、安装快捷、成本低廉、简单实用，实现了全自动控制，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率，节约了生产成本。该装置的研制应用，大大提高了掘进工作面巷道的防尘降尘灭尘效果，保证了矿井的安全生产，取得了良好的综合效益，具有较高的推广应用价值。