趙雷濤

（山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司寺河礦，山西晉城 048000）

0 引言

在巷道掘進(jìn)的過(guò)程中，礦用掘進(jìn)機(jī)發(fā)揮著十分重要的作用，它主要是利用行走機(jī)構(gòu)來(lái)不斷向前推進(jìn)，促使截割部可以對(duì)煤體進(jìn)行破碎，在該過(guò)程中掘進(jìn)機(jī)會(huì)產(chǎn)生較多的粉塵。為了使作業(yè)面的粉塵濃度不斷降低，在掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)內(nèi)外噴霧設(shè)備。內(nèi)、外噴霧裝置分別安裝于截割部的內(nèi)部及上部，內(nèi)噴霧設(shè)備主要是在截齒破碎時(shí)對(duì)煤體進(jìn)行接觸式降塵，外噴霧設(shè)備則是針對(duì)作業(yè)面的飛揚(yáng)粉塵。但是在掘進(jìn)的過(guò)程中，因外噴霧設(shè)備不具有過(guò)大的噴霧斷面，在工作時(shí)極易產(chǎn)生較大的淋水量，且極易受到粉塵濃度的影響，因此該設(shè)備極易產(chǎn)生故障問(wèn)題，拆卸及維護(hù)工作也存在較大的難度，因此無(wú)法達(dá)到較好的除塵效果，不能實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)降塵的需求。如晉煤集團(tuán)寺河礦應(yīng)用的EBZ-220型綜掘機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中就出現(xiàn)過(guò)上述情況。

晉煤集團(tuán)寺河礦東井區(qū)南輔運(yùn)/膠帶巷位于溝東村以北，常店村以西，棗樹(shù)腰村以東。地面標(biāo)高：+650～+720 m，工作面標(biāo)高：+330～+428 m，蓋山厚度：292～320 m。東為6302措施一巷、二巷（已掘），南無(wú)采面和巷道布置，北為63021巷（未掘），西無(wú)巷道和采面布置。東井區(qū)南輔運(yùn)/膠帶巷施工工程量為3 866 m，巷道設(shè)計(jì)斷面規(guī)格5.0 m 4.0 m（寬高），連采二隊(duì)采用EBZ-220型綜掘機(jī)破巖過(guò)斷層，在掘進(jìn)過(guò)程中工作面會(huì)出現(xiàn)濃度較高的粉塵，為了使作業(yè)面的粉塵量持續(xù)減少，此時(shí)可以利用內(nèi)、外噴霧設(shè)備來(lái)開(kāi)展減塵及降塵的工作，但是因外噴霧裝置處于截割部中，其噴霧斷面較小、淋水量較大，極易發(fā)生運(yùn)行故障，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法取得較好的降塵效果，通過(guò)對(duì)掘進(jìn)前期進(jìn)行分析可知，外噴霧設(shè)備在實(shí)施降塵作業(yè)之后，掘進(jìn)區(qū)域依舊存在較高的粉塵濃度，其能見(jiàn)度將會(huì)低于10 m，對(duì)掘進(jìn)工作的穩(wěn)定性造成較大的影響。基于此，為了這一技術(shù)問(wèn)題得到有效的處理，連采二隊(duì)通過(guò)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出了一種自動(dòng)旋轉(zhuǎn)除塵裝置[1]。

1 除塵裝置構(gòu)成和原理

1.1 裝置結(jié)構(gòu)

自動(dòng)旋轉(zhuǎn)泡沫除塵設(shè)備的構(gòu)成部分主要有電控液閥、聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)、高壓螺旋噴頭等，如圖1所示。

圖1 泡沫除塵裝置結(jié)構(gòu)示意圖

粉塵濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成主要有粉塵濃度傳感器、監(jiān)控分站等，該傳感器安裝于截割部的上端，其作用主要是監(jiān)測(cè)作業(yè)面的粉塵濃度，動(dòng)作保護(hù)值設(shè)定為30～60 mg/m3。

PLC控制器可以與粉塵濃度檢測(cè)體系、聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)相連接，其作用主要是收集與處理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)的粉塵濃度數(shù)據(jù)，同時(shí)向聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)下發(fā)相應(yīng)的指令。

聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)主要與電控液閥及掘進(jìn)機(jī)的開(kāi)關(guān)相連接，其作用在于使電控液閥可以得到充足的電能，聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)在掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)接通電源；電控液閥可以與靜壓水管及泡沫生產(chǎn)器相連接，當(dāng)電控液閥通電之后，其閥門會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，由此來(lái)供給靜壓水[2]。

泡沫生產(chǎn)器的構(gòu)成主要有水管、主機(jī)等，在主機(jī)中添加四氟乙烯化學(xué)物，該物質(zhì)遇到水分之后可以利用生產(chǎn)器來(lái)產(chǎn)生較高濃度的泡沫，之后在壓風(fēng)的作用下利用高壓螺旋噴頭噴灑出來(lái)。該噴頭總共有3個(gè)，其主要安裝于截割部的上端，各個(gè)噴頭保持1.2 m的距離。

1.2 運(yùn)行原理

在作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)粉塵的濃度大于一定的數(shù)值之后，傳感設(shè)備將會(huì)把相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息傳送到監(jiān)控站，在經(jīng)過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換之后，該數(shù)據(jù)電信號(hào)傳輸?shù)絇LC控制器[3]。當(dāng)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絇LC控制器之后，該控制器可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，并向聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)下達(dá)“啟動(dòng)”的指令，從而使電控液閥可以及時(shí)連通電源。電控液閥在接通電源之后，靜壓水管的閥門將會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，同時(shí)可以為泡沫的生產(chǎn)容器提供水源，在設(shè)備及靜壓水的控制下，該生產(chǎn)容器將會(huì)形成較多的泡沫，并利用相應(yīng)的噴頭噴灑出來(lái)，以取得較好的除塵效果。當(dāng)截割部的粉塵濃度處于30～60 mg/m3時(shí)，工作中形成的各個(gè)數(shù)據(jù)將會(huì)利用傳感設(shè)備傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，以電信號(hào)的形式傳送到PLC中，當(dāng)控制器接收到信號(hào)之后，就會(huì)向聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)傳輸“關(guān)閉”的指令，此時(shí)電控液閥將會(huì)出現(xiàn)斷電問(wèn)題，除塵工作自動(dòng)停止[4]。

2 優(yōu)勢(shì)分析及應(yīng)用效果

2.1 優(yōu)勢(shì)分析

（1）不需要較高的成本。該設(shè)備的配置較為簡(jiǎn)單，操作及維護(hù)工作較為簡(jiǎn)便，并且一整套設(shè)備僅僅只需要1萬(wàn)多元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他設(shè)備的成本。

（2）具有較高的使用價(jià)值。該設(shè)備不僅可以應(yīng)用在礦井掘進(jìn)面，而且可以應(yīng)用于化工、隧道等領(lǐng)域內(nèi)，其適用范圍較廣，使用價(jià)值較高，在各個(gè)領(lǐng)域都取得了廣泛應(yīng)用[5]。

（3）具有較高的自動(dòng)化水平。與一般的除塵設(shè)備相比，該設(shè)備所發(fā)揮的控制作用主要是利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，基于作業(yè)面粉塵的不同濃度來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)與關(guān)閉，不需要安排人員值班，這就極大節(jié)約了人力成本、降低了工人的作業(yè)量[6]。

（4）具備較高的標(biāo)準(zhǔn)化水平。與普通的噴霧設(shè)備相對(duì)比，該設(shè)備主要是運(yùn)用泡沫來(lái)實(shí)現(xiàn)除塵的目的，可以極大改善一般噴霧裝置存在較大積水量的問(wèn)題，促使工作面開(kāi)展的掘進(jìn)工作具備較高的標(biāo)準(zhǔn)化水平。

（5）具備較好的除塵效果。傳統(tǒng)裝置大多是利用高壓水霧的吸附作用來(lái)實(shí)現(xiàn)除塵目的，由于受到多種因素的影響，這些傳統(tǒng)設(shè)備無(wú)法取得較好的除塵效果；而泡沫除塵設(shè)備則是利用化學(xué)泡沫來(lái)吸附粉塵，這種顆粒具有較多的優(yōu)勢(shì)，如較強(qiáng)的吸附性、較大的粒徑等等，可以與粉塵顆粒根據(jù)一定的比例來(lái)進(jìn)行吸塵，具備較好的除塵效果[7]。

2.2 應(yīng)用效果分析

寺河礦東井區(qū)南輔運(yùn)/膠帶巷在掘進(jìn)到相應(yīng)的距離之后，連采二隊(duì)對(duì)其所使用掘進(jìn)機(jī)的外噴霧裝置進(jìn)行了改良，并增加了自動(dòng)旋轉(zhuǎn)泡沫除塵設(shè)備，經(jīng)過(guò)7個(gè)月的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備不僅極大地增強(qiáng)除塵工作的自動(dòng)化程度[8]，降低靜壓水的流失量，而且可以提升該設(shè)備的除塵效果，確保掘進(jìn)過(guò)程中粉塵濃度始終小于34 mg/m3，增加可見(jiàn)度。

3 結(jié)束語(yǔ)

煤礦掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)泡沫除塵裝置具有較好的除塵效果，通過(guò)在掘進(jìn)機(jī)上應(yīng)用該裝置，不僅可減少人工除塵作業(yè)量，降低人工作業(yè)成本，而且可顯著降低掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)作業(yè)中產(chǎn)生的粉塵濃度，大幅降低工作面粉塵濃度，更好地保障礦井安全生產(chǎn)。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，此裝置值得后期推廣與應(yīng)用。