王慕斗，趙 津，孫卓君，代雙成

（北京天地華泰礦業(yè)管理股份有限公司 ，北京 100013）

0 引言

近年來(lái)，隨著煤礦開采設(shè)備的不斷發(fā)展，以淺埋深、近水平煤層為主的神東礦區(qū)大多采用斜井開拓，礦井輔助運(yùn)輸大多采用礦用防爆無(wú)軌膠輪車作為主要運(yùn)輸工具，無(wú)軌膠輪車在行駛過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，并對(duì)井下空氣質(zhì)量帶來(lái)了一定影響[1-3]?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)煤礦輔助運(yùn)輸巷道主要采用的是巷道定點(diǎn)人工開閉噴霧、定時(shí)噴霧或紅外線自動(dòng)控制噴霧等方式進(jìn)行降塵。這幾種噴霧方式均會(huì)長(zhǎng)時(shí)間開啟，浪費(fèi)大量水資源，且易造成巷道積水。通過(guò)查閱資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有一種完全解決巷道行車揚(yáng)塵且不造成其他問(wèn)題的技術(shù)設(shè)備[4-10]。

本論文針對(duì)以上背景，研發(fā)了一種礦用無(wú)軌膠輪車行車自動(dòng)噴霧裝置，并在煤礦井下現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，效果良好。

1 結(jié)構(gòu)原理

礦用無(wú)軌膠輪車行車自動(dòng)噴霧裝置主要包括射頻發(fā)射器、控制器、電磁閥、噴頭等）、DC12V電源及附屬管件。裝置組成如圖1所示。

圖1 裝置組成示意圖

工作原理：本裝置通過(guò)檢測(cè)特定的射頻信號(hào)來(lái)控制電磁閥開始實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧。每輛無(wú)軌膠輪車配備一個(gè)射頻發(fā)射器，當(dāng)車載射頻發(fā)射器在巷道內(nèi)控制器100m范圍內(nèi)時(shí)，控制器內(nèi)射頻接收器接收到特定射頻信號(hào)后，裝置的控制板控制點(diǎn)閉合，輸出電信號(hào)電磁閥開啟，實(shí)現(xiàn)噴頭斷面噴霧；當(dāng)無(wú)軌膠輪車駛離控制器信號(hào)接收范圍時(shí)，控制器接收不到射頻信號(hào)，裝置的控制板控制點(diǎn)斷開，輸出電信號(hào)電磁閥關(guān)閉，停止噴頭斷面噴霧，控制延時(shí)為2s。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 射頻發(fā)射器設(shè)計(jì)

射頻發(fā)射器安裝在防爆無(wú)軌膠輪車駕駛室內(nèi)，為本質(zhì)安全型設(shè)計(jì)，內(nèi)置可充電電源，工作電壓為DC9V，配置電量指示燈，實(shí)時(shí)發(fā)射特定頻率的信號(hào)，隨車輛行駛不斷發(fā)射特定波長(zhǎng)的紅外光波，控制器上有匹配的射頻接收器接收紅外光波，進(jìn)而達(dá)到信號(hào)傳輸[11-12]。

2.2 控制器的設(shè)計(jì)

控制器主要由射頻信號(hào)接收器、控制板、電源等組成，頻信號(hào)接收器和控制板集成于一個(gè)防爆箱體內(nèi)，控制器與防爆電源箱連接，射頻接收器通過(guò)485通迅接口通訊至控制板，其工作電源來(lái)至防爆電源箱DC12V電源。防爆電源箱選型為輸入電壓為AC127V,波動(dòng)范圍75%～110%，輸出電壓為2路DC12V，具有過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)功能。控制器安裝在距巷道地面1/2～2/3巷道高度處?？刂破髟O(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 控制器設(shè)計(jì)圖

2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

執(zhí)行裝置包括防爆電磁閥、噴嘴等，防爆電磁閥采用工作電源為DC12V，黃銅閥體，紫銅線圈，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)牢固，不易漏水。噴嘴為存銅制造，孔徑為1.5mm，工作壓力為0.2～0.4MPa，配置不銹鋼過(guò)濾網(wǎng)，可以過(guò)濾水中雜質(zhì)，防止管道堵塞，保證噴頭的使用時(shí)長(zhǎng)。

管路選型為KJ19管路，噴嘴安裝用在6分鍍鋅鋼管制作的噴霧管架上，安裝時(shí)噴霧管架掛在垂直于巷道方向的巷道頂板上，并使噴嘴方向?yàn)橛L(fēng)角45°。

3 使用方式

每個(gè)入井車輛（防爆無(wú)軌膠輪車）配備一個(gè)射頻發(fā)射器，每秒發(fā)射一個(gè)數(shù)據(jù)包。為滿足礦用產(chǎn)品之間信號(hào)互連的安標(biāo)要求，射頻發(fā)射器采用本安電源DC9V。射頻接收器接收距離為100m。當(dāng)射頻接收器收到射頻發(fā)射器的數(shù)據(jù)包時(shí)，接收器通過(guò)485通訊接口到噴霧控制板。噴霧控制板通過(guò)信號(hào)隔離耦合，單片機(jī)程序驅(qū)動(dòng)，通過(guò)繼電器控制噴霧電磁閥開停實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧。當(dāng)噴霧控制器100m范圍內(nèi)接收到射頻信號(hào)后，控制器默認(rèn)為將有車輛通過(guò)，控制器驅(qū)動(dòng)繼電器閉合，電磁閥通電，噴霧開啟；當(dāng)車輛行駛到距噴霧控制器100m以外時(shí)，控制器接收不到射頻信號(hào)，控制器驅(qū)動(dòng)繼電器斷開，電磁閥關(guān)閉，停止噴霧（此過(guò)程延時(shí)2s）。如圖所示。

車輛射頻發(fā)射器 (100m內(nèi))→車輛位移接收器→電磁閥開啟→開啟供水→開始噴霧；

車輛離開后（100m外）→接收器無(wú)接收信號(hào)→關(guān)閉電磁閥→停止供水→停止噴霧。

4 使用效果

通過(guò)對(duì)本裝置的多次改進(jìn)與試驗(yàn)，該裝置于2019年1月至2019年7月在納林廟煤礦二號(hào)井副斜井400m、600m位置處安裝使用。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)當(dāng)無(wú)軌膠輪車通過(guò)距控制裝置100m內(nèi)時(shí)，可達(dá)到預(yù)期噴霧效果，當(dāng)無(wú)軌膠輪車駛離控制器接收范圍外時(shí)，噴霧關(guān)閉，節(jié)約了水資源。裝置安裝前期每日檢驗(yàn)使用效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，均未出現(xiàn)漏動(dòng)作和無(wú)動(dòng)作，運(yùn)行平穩(wěn)可靠。

5 安全效益與經(jīng)濟(jì)效益

1）本裝置實(shí)現(xiàn)礦井行車與巷道片噴霧的自動(dòng)控制，能及時(shí)抑制行車時(shí)揚(yáng)起的粉塵，凈化空氣，改善井下職工作業(yè)環(huán)境，保證了職工身心健康。

2）本裝置實(shí)現(xiàn)了行車自動(dòng)噴霧，替代了原有的長(zhǎng)時(shí)間開啟噴霧降塵方式，減小用水量，大大節(jié)約了水資源，也解決了因長(zhǎng)時(shí)間噴霧水量大對(duì)巷幫、路面侵蝕問(wèn)題，杜絕了路面的積水，延長(zhǎng)了路面的使用年限。

3）本控制裝置，無(wú)需人工操作，降低了礦井運(yùn)行成本。

6 結(jié) 論

1）本論文研發(fā)了一種礦用無(wú)軌膠輪車行車自動(dòng)噴霧裝置，該裝置通過(guò)檢測(cè)礦用無(wú)軌防爆車發(fā)出的特定射頻信號(hào)來(lái)控制電磁閥啟閉，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤礦巷道自動(dòng)噴霧。

2）本裝置替代了原有巷道定點(diǎn)人工開閉噴霧方式，具有針對(duì)性強(qiáng)、動(dòng)作靈敏可靠、安裝和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

3）通過(guò)在納林廟煤礦二號(hào)井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，效果良好，可針對(duì)性的降低無(wú)軌膠輪車在行駛時(shí)產(chǎn)生的粉塵飛揚(yáng)，在神東礦區(qū)有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。