楊衛(wèi)兵

（山西三元福達(dá)煤業(yè)有限公司， 山西 長(zhǎng)治 046000）

引言

我國(guó)煤炭開(kāi)采主要為井下開(kāi)采，井下開(kāi)采的煤炭量達(dá)到了93%。由于井下采煤的空間比較狹窄，而且通風(fēng)效果較差，在一系列的采煤工作中會(huì)出現(xiàn)很多粉塵，嚴(yán)重污染井下的環(huán)境[1]。與此同時(shí)，煤礦粉塵還會(huì)使機(jī)械磨損加劇，使用壽命減少，也會(huì)使工作區(qū)域可見(jiàn)度降低，從而增加事故的發(fā)生概率。因此，必須通過(guò)一定的措施進(jìn)行煤礦作業(yè)時(shí)的降塵。本文提出了基于“人- 機(jī)- 環(huán)- 管”四位一體的粉塵源頭控制煤炭運(yùn)輸車輛降塵系統(tǒng)，不僅精準(zhǔn)，從粉塵源頭進(jìn)行控制， 而且大大提高了降塵效率。

1 粉塵來(lái)源及分布

粉塵產(chǎn)生有很多原因，而且也有不同分布，回采工作面粉塵主要產(chǎn)生于采煤機(jī)截隔煤炭以及液壓支架移架等過(guò)程[2]。掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中煤巖破碎產(chǎn)生的粉塵，即原生粉塵，它包括煤巖受到截齒的壓碎和摩擦作用產(chǎn)生的粉塵，占掘進(jìn)工作面產(chǎn)塵量的80%以上[3]。而在運(yùn)輸煤炭的過(guò)程中，也會(huì)產(chǎn)生很多粉塵，運(yùn)輸車輛周圍因運(yùn)動(dòng)帶起的揚(yáng)塵和原本煤炭所帶的粉塵，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大的污染。

2 降塵設(shè)備組成及其工作原理

基于“人- 機(jī)- 環(huán)- 管”四位一體的粉塵源頭控制煤炭運(yùn)輸車輛降塵裝置立足于紅外傳感理論、自動(dòng)控制理論和粉塵實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)，從提高系統(tǒng)可靠性和降低系統(tǒng)功耗的角度出發(fā)，提出四位一體的粉塵源頭降塵系統(tǒng)。這套裝置能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)井下各處的粉塵濃度，也能夠通過(guò)紅外傳感器，監(jiān)測(cè)工作人員的位置，如果一旦某個(gè)區(qū)域內(nèi)的粉塵濃度達(dá)到一定閾值，噴霧功能自動(dòng)開(kāi)啟，同時(shí)工作人員可以手動(dòng)操作噴霧開(kāi)關(guān)，以達(dá)到有效降塵的目的。

2.1 煤礦用粉塵濃度傳感器

粉塵濃度檢測(cè)需要用到粉塵濃度傳感器（見(jiàn)圖1），粉塵濃度傳感器能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)顯示煤礦井下的粉塵濃度，同時(shí)輸出與煤礦監(jiān)控系統(tǒng)相適應(yīng)的頻率信號(hào)和電流信號(hào)。先預(yù)置一個(gè)粉塵濃度閾值，一旦監(jiān)測(cè)到實(shí)際粉塵濃度超出這個(gè)值，就發(fā)出警告，自動(dòng)或者手動(dòng)進(jìn)行噴霧降塵。而濃度傳感器中最重要的就是一個(gè)光敏電阻，通過(guò)外界光線的強(qiáng)弱改變電阻大小，從而使相關(guān)儀器進(jìn)行工作。

圖1 煤礦用粉塵濃度傳感器

2.2 熱釋電紅外原理

熱釋電紅外傳感器，如下頁(yè)圖2 所示，由濾光片、熱釋電探測(cè)元和前置放大器組成，它可以檢測(cè)人體發(fā)出的紅外信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。傳感器的頂部有一個(gè)長(zhǎng)方形的窗口，里面裝著一塊濾光片，可以使人體發(fā)出的9～10 μm 波長(zhǎng)的紅外線通過(guò)，而其他波長(zhǎng)的紅外線被濾除，這樣便提高了抗干擾能力。

2.3 噴霧降塵裝置

除塵裝置主要由噴霧系統(tǒng)和電控系統(tǒng)兩大分支機(jī)構(gòu)組成。其中，噴水系統(tǒng)主要由儲(chǔ)水箱、進(jìn)水管道泵、出水潛水泵、連接管路、底噴霧架和兩側(cè)噴霧架等組成[4]。這里不著重介紹電控系統(tǒng)。噴霧灑水裝置中比較重要的一個(gè)零件便是噴霧噴頭（見(jiàn)下頁(yè)圖3）。這里使用的噴頭能夠發(fā)出實(shí)心圓錐形狀的噴霧形狀，擴(kuò)散的面積比較大，噴霧顆粒細(xì)小且十分均勻，能夠大面積并且有效地降低粉塵濃度。

圖2 熱釋電紅外傳感器

圖3 降塵霧化噴頭

3 功能特點(diǎn)

此裝置的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于其基于紅外識(shí)別和粉塵監(jiān)控的原理，監(jiān)測(cè)更加迅速準(zhǔn)確全面，可靠性高。不僅在井下工作時(shí)間可以連續(xù)監(jiān)控整個(gè)區(qū)域，也可以在煤炭車輛運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候監(jiān)測(cè)粉塵濃度。

安裝此裝置后能夠較為全面清除運(yùn)輸車輛表面還有輪胎及其他容易積灰的地方，從煤礦生產(chǎn)的源頭控制了一定量的粉塵，使得在接下來(lái)的煤礦井下工作的粉塵能夠減少一部分，而且有效地改善了空氣的質(zhì)量，減少了對(duì)環(huán)境的污染。且在煤礦井下進(jìn)行工作時(shí)，此裝置中的粉塵濃度探測(cè)器和紅外熱釋傳感器也能夠很好地檢測(cè)井下的粉塵濃度，并通過(guò)一系列的裝置反饋給控制中心，進(jìn)行有效且全面的噴霧降塵，減少工作人員塵肺病的發(fā)生率和井下爆炸的事故率。相應(yīng)的，控制中心也可以給降塵系統(tǒng)一個(gè)定時(shí)噴霧降塵的指令，預(yù)防其他監(jiān)測(cè)裝置出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)工作造成的不便。

4 結(jié)語(yǔ)

“人- 機(jī)- 環(huán)- 管”四位一體的粉塵源頭控制煤炭運(yùn)輸車輛降塵系統(tǒng)，具有塵濃度檢測(cè)和人體紅外傳感功能，不僅能夠精準(zhǔn)降塵，而且大大提高了降塵效率。實(shí)地考察后發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)需要，實(shí)現(xiàn)了對(duì)粉塵的源頭控制。