崔翰超

（山西晉煤集團(tuán)王臺鋪煤礦，山西 晉城 048006）

煤礦機(jī)械化生產(chǎn)程度的提高以及產(chǎn)量的不斷提升，煤礦井下的采煤工作面成為粉塵危害最為嚴(yán)重的場所之一，對煤礦安全生產(chǎn)和職工身體健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。因此，煤礦井下工作環(huán)境的粉塵濃度過高，成為煤礦日常工作中亟待解決的重要問題。通過采用新型成套自動噴霧降塵系統(tǒng)，在采煤工作面所有程序中實現(xiàn)全自動噴霧降塵，降塵效果顯著，大大改善了煤礦職工的生產(chǎn)工作條件，對于保障煤礦安全生產(chǎn)、保護(hù)職工身體健康具有重要意義。

1 自動噴霧系統(tǒng)及方法

1.1 系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)分為電路控制和噴霧水路兩部分，其中電路控制部分由主機(jī)、紅外傳感器、壓力傳感器、遙控器、電動球閥等組成，噴霧水路部分由高壓膠管、水質(zhì)過濾器、高效噴頭等部分組成，如圖1所示。

該系統(tǒng)具有多噴霧點、面積廣以及連續(xù)性等特點，方便采煤機(jī)在采煤及支架移架、放煤過程中降塵，有效控制工作面全塵濃度，提高噴霧降塵效率。

1.2 試驗方法

試驗地點選擇在晉煤集團(tuán)王臺鋪煤業(yè)綜采面。試驗通過對采煤機(jī)割煤和支架移架時產(chǎn)塵規(guī)律進(jìn)行研究，對新型噴霧系統(tǒng)進(jìn)行完善和改進(jìn)，實現(xiàn)工作面全部工序的自動噴霧降塵，進(jìn)而提高降低粉塵濃度的效率。本著安全生產(chǎn)及改善煤礦職工生產(chǎn)工作條件的考慮，此次試驗的測塵地點分別選擇在機(jī)組后、司機(jī)處、轉(zhuǎn)載點以及回風(fēng)流處這些關(guān)鍵節(jié)點上。試驗分四次使用紅外線感應(yīng)遙控噴霧系統(tǒng)對綜采面進(jìn)行自動降塵并測塵，通過使用系統(tǒng)前后粉塵濃度的對比，從而得出該新型自動噴霧系統(tǒng)對采煤工作面降塵效果的研究結(jié)果。

圖1 系統(tǒng)組成圖

2 粉塵濃度測試

2.1 粉塵測定原理

電動薄膜抽氣泵通常會在采樣頭進(jìn)氣口出現(xiàn)負(fù)壓現(xiàn)象。在使用沖擊式采樣裝置時，粗顆粒往往會因為重量大直接被捕獲于第一級沖擊裝置，漂泊于氣流中的細(xì)顆粒會被捕捉于第二級濾膜。BMRC曲線在沖擊式采樣裝置的呼吸性粉塵采樣效能中比較適合，濾膜增量為呼吸性粉塵重量，全塵重量即為沖擊板增量和濾膜增量相加。通常采用旋風(fēng)分離裝置時，粗顆粒會因為離心作用與器壁碰撞而捕獲于集塵器當(dāng)中，濾膜則捕獲隨氣流飄逸的細(xì)塵粒。而旋風(fēng)分離裝置的呼吸性粉塵采樣效能適合BMRC曲線，濾膜增量為呼吸性粉塵重量，此時全塵重量即為濾膜增量和集塵斗增量相加。

2.2 粉塵濃度計算

呼吸性粉塵濃度R：

總粉塵濃度T：

式中：

f1、f2-采樣前、后濾膜的重量，mg；

G1、G2-采樣前、后沖擊板的重量，mg；

Q-采樣器流量，20L/min；

t-采樣時間，根據(jù)現(xiàn)場粉塵濃度而定，min。

3 粉塵濃度試驗效果對比分析

試驗分四次進(jìn)行，通過使用系統(tǒng)前后粉塵濃度的對比，從而得出該新型自動噴霧降塵系統(tǒng)對采煤工作面降塵效果的研究結(jié)果。四次粉塵濃度對比如圖2～5所示。首先對比該新型自動噴霧降塵系統(tǒng)開啟前后可知，開啟前測定的工作面全塵平均濃度為234.98mg/m3，呼吸塵平均濃度為55.23mg/m3，啟用后，工作面全塵濃度分別為132.83mg/m3、131.42mg/m3、129.15mg/m3、131.74mg/m3，有了明顯下降；呼吸塵濃度分別為21.75mg/m3、23.92mg/m3、22.68mg/m3、27.88mg/m3，下降也很明顯；降塵效果明顯，降塵率在50%左右。

從上述獲取的現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)可以看出，無論該降塵裝置啟動前后，粉塵濃度隨著測試點距離采煤機(jī)組的距離越遠(yuǎn)開始逐漸減小，但從轉(zhuǎn)載點到工作面處的濃度開始逐漸增大，這是因為在轉(zhuǎn)載點處產(chǎn)塵量最小，所以轉(zhuǎn)載點處濃度最低。

圖2 第一次測試粉塵濃度對比圖

圖3 第二次測試粉塵濃度對比圖

圖4 第三次測試粉塵濃度對比圖

圖5 第四次測試粉塵濃度對比圖

使用該新型降塵裝置后，晉煤集團(tuán)王臺鋪煤礦綜采工作面的全塵濃度和呼塵濃度明顯下降，平均降塵效果在50%左右，對控制粉塵濃度起到了很好的作用。粉塵沿著風(fēng)流方向不斷地向采空區(qū)擴(kuò)散，司機(jī)處測點的全塵濃度可達(dá)到230mg/m3，在啟動該新型降塵裝置之后，粉塵濃度逐漸下降至160mg/m3，降塵效果明顯。通過本次綜合除塵技術(shù)研究試驗，得出晉煤集團(tuán)王臺鋪煤礦綜采工作面工業(yè)性試驗考察結(jié)果，通過各產(chǎn)塵點粉塵濃度的實測對比，可以發(fā)現(xiàn)，各采煤工作面及各測塵點降塵效果顯著，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)且滿足試驗預(yù)期目的。

4 結(jié)論

該試驗系統(tǒng)采用全新的紅外控制方式，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，通過采用新型成套自動噴霧降塵系統(tǒng)，能夠在采煤工作面的所有工序中實現(xiàn)全自動噴霧降塵，試驗表明：

（1）通過對比分析使用該新型降塵系統(tǒng)前后的粉塵濃度，可以看出此系統(tǒng)對采煤工作面在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵起到很好的降塵效果，降塵率達(dá)到50%左右。

（2）研究了晉煤集團(tuán)王臺鋪煤業(yè)綜采面粉塵濃度分布情況，測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在機(jī)組后至司機(jī)處再到轉(zhuǎn)載點處粉塵濃度呈現(xiàn)分布逐漸降低，在轉(zhuǎn)載點至回風(fēng)流呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，研究結(jié)果從采煤機(jī)產(chǎn)塵特性方面對防治粉塵提供了有益借鑒。

（3）試驗證明該新型降塵設(shè)備降塵效果明顯，采煤機(jī)司機(jī)處測點的全塵濃度可降至160mg/m3左右，工作面回風(fēng)巷的呼吸塵濃度可降至30mg/m3以下，達(dá)到了降塵目標(biāo)。

（4）檢測表明，該系統(tǒng)能極大地降低采煤機(jī)滾筒前方粉塵產(chǎn)塵量，從而實現(xiàn)降低綜采面粉塵濃度，能極大地減少作業(yè)場所的粉塵濃度，降低作業(yè)人員吸入的粉塵量，保障職工身心健康，促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)。