岩巷综掘智能喷雾防尘技术的应用及效果分析①

刘 环

(开滦林南仓矿业分公司，河北唐山 064100)

0 前言

1 掘进工作面概况

为了提高岩巷综合机械化掘进水平，2012年开滦集团林南仓矿业分公司引进了岩巷掘进机+锚喷支护技术工艺生产线，并在－925 m水平轨道石门进行实验推广。岩巷掘进机的使用，大大提高了生产效率，但同时也给防尘工作带来了较大难度。该矿在严格执行《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》(《中华人民共和国安全生产行业标准(AQ 1020—2006)》)的基础上，引进了冀中能源研制的转载点自动喷雾降尘装置、高效水质净化装置等技术，对岩巷综合机械化掘进和锚喷作业产生的粉尘进行处理，通过半年多的实验、完善，在岩巷综掘与锚喷作业防尘中，收到了较好的效果，接尘员工的工作环境得到了较大的改善。

岩巷掘进机施工的岩石巷道为二水平－650 m轨道平石门，开口位置位于－650 m暗立井口东198 m，－925 m斜井上车场内，坡度为3‰。该巷道设计长度为2591m，主要为岩石巷道，所掘岩层为12煤底板，为灰～深灰色粉砂岩，岩性致密较硬，性脆，含有化石碎屑和黄铁矿结核，有大量裂隙发育，多填充方解石，厚度19.7m。巷道断面尺寸1(净宽×净高)为:3500×3000 mm，巷道断面尺寸2(净宽×净高)为:5000×3500 mm(参见图1)。采用引进的EBZ260综合掘进机切割破岩+皮带输送机配合耙斗机出矸+锚网喷浆永久支护的施工方法。

图1 巷道位置示意图

2 防灭尘设施、装备介绍

2.1 掘进机内外喷雾系统

EBZ260综合掘进机外供水压力3 MPa，供水流量80～100 L/min，内喷雾水压3.0～8.0 MPa，外喷雾水压2.5 MPa。掘进机下井前对内外喷系统进行了实验，以保证掘进机内外喷雾系统处于完好状态。

2.2 除尘器

该综合掘进机除尘器选用KCS型矿用湿式除尘风机，除尘风机安装在掘进工作面行人侧或架设在带式输送机机尾上，除尘风机距迎头不超过40 m，风筒采用配套风筒。除尘风机的刚性风筒要接到距掘进工作面迎头不大于5 m处。喷浆作业除尘器选用SCZ水射流除尘器，安装在搅拌机下风流1～2 m处。

2.3 防尘水幕

第一道水幕距掘进迎头距离不大于30 m，第二道距迎头距离不大于100 m。为提高灭尘效果，防尘水幕采用旋转式喷雾配合挡尘帘使用。

2.4 转载点喷雾

该石门矸石运输系统为:施工迎头煤矸经掘进机装入皮带，由皮带拉入储矸沟，再通过耙岩机装入矿车运到－650 m暗立井下车场。在皮带机头、机尾两处转载点均需安装喷雾装置。选用冀中能源共创公司研制的DFZ－127型机械转载点自动喷雾装置。

2.5 巷道智能喷雾

选用冀中能源共创公司研制的智能自动控制喷雾装置。安装在巷道迎头100～150 m处。

3 综合防灭尘措施

建立完善的防灭尘供水系统，保证水压达到4 MPa以上，以满足综合掘进机内外喷压力要求。综合掘进机作业时，使用好内外喷雾系统，打开除尘风机、防尘水幕、转载点喷雾。喷浆作业时，使用除尘风机、防尘水幕。巷道后路每周一次喷水灭尘。

4 矿用智能转载点喷雾新装备与技术

4.1 特点

矿用智能转载点喷雾装置是利用DFZ－127自动防爆电磁阀组成的喷雾降尘装置，参见图2，该装置电磁阀本身带有控制电路，外接本质安全型红外热释信号传感器，形成一个自身自动控制功能的控制系统。系统结构简练、性能好、经久耐用、成本低。电磁阀自身的球阀口径大、阻力损失小、不易堵塞。

4.2 装置的构成

矿用智能转载点喷雾装置由喷雾头、供水管路、自控电磁阀、红外热释信号传感器、电源、水源组成。

4.3 电磁阀结构特征

装置主要部件电磁阀由阀座、圆筒壳、电机减速箱、球阀、控制电路、传动件等组成。外壳具有隔爆性能，两个接线嘴分别接入电源和传感器信号，外壳内备有可充电池组，可在无外接电源时短时间工作，适用于电源临时停电区域。

4.4 工作原理

电磁阀外接一个红外热释信号传感器，安装在转载机皮带上方，当有煤矸流时，运动煤矸流会发出红外热信号，红外热释信号传感器接收到红外信号后，转换为电信号传送给电磁阀，电磁阀收到传感器发来的电信号，自动发出相应的控制信号，使电磁阀开启喷雾，使煤矸流产生的粉尘得以清除。煤矸流干燥时产生的信号可使红外热释传感器发生转换，而煤矸流潮湿时不能使红外热释传感器发生转换，因此本装置只对干燥的煤矸流进行喷雾降尘，非常符合喷雾降尘的要求(参见图2)。

5 巷道智能喷雾新装备与技术

5.1 特点

巷道智能喷雾装置是一种简练、高效、耐用的降尘装置，参见图3，它利用DFZ－127自动防爆电磁阀作为控制器，电磁阀本身带有控制电路，外接本质安全型红外热释信号传感器，形成一个自身自动控制功能的控制系统。

5.2 装置的构成

巷道智能喷雾装置由喷雾头、供水管路、自控电磁阀、红外热释信号传感器、电源、水源组成。喷雾头沿巷道顶部安装。

5.3 电磁阀结构特征

装置主要部件电磁阀由阀座、圆筒壳、电机减速箱、球阀、控制电路、传动件等组成。外壳具有隔爆性能，两个接线嘴分别接入电源和传感器信号，外壳内备有可充电池组，可在无外接电源时短时间工作，适用于电源临时停电区域。

图2 智能转载点喷雾装置

图3 巷道智能喷雾控制装置

5.4 工作原理

电磁阀上安装两个红外热释信号传感器，分别安装在水幕的两侧人员经过的地方。当行人通过时，由于人体会发出红外热信号(或其他热光信号)，红外热释信号传感器接收到红外信号后，转换为电信号传送给电磁阀，电磁阀收到传感器发来的电信号，自动发出相应的控制信号，使电磁阀关闭停止喷雾便于行人通过。电磁阀延时关闭特定时间后，又自动打开重新开始喷雾。

6 综合防尘技术使用效果分析

－650 m轨道平石门岩巷机掘和锚喷作业时，产尘量较大，采取综合防尘措施后，可以大幅度降低巷道风流中粉尘浓度。通过施工现场近一个月对掘进机掘进作业、喷浆作业时的实际数据采集和整理，结果显示，新型喷雾装置的使用，比以往常规措施降尘效果比较明显，具有现场应用和推广价值。参见表1。

表1 －650 m轨道平石门粉尘浓度测定对比表

7 结语

1)通过总结分析，综掘工作面采用综合防尘措施，能够有效地控制粉尘浓度，最高降尘率可以达到87.2%。喷浆作业粉尘量较大，最高灭尘率可以达到79.0%。

2)采用智能喷雾系统，无论是掘进作业、还是喷浆作业，都能够较好的控制回风流粉尘浓度。

3)智能转载点喷雾可以实现有干燥煤矸流时自动开启喷雾，而煤矸流潮湿时不喷雾，符合喷雾降尘的要求。

4)该自动喷雾装置具有人体感应停喷功能。通常情况下，装置处于常喷状态，当有人通过时装置停喷，当人通过后装置继续喷雾降尘。

［1］ 煤矿井下粉尘综合防治技术规范(中华人民共和国安全行业标准AQ－1020－2006)，2006

［2］ 煤矿作业场所职业危害防治规定，安监总煤调〔2010〕121号，2010

［3］ 王英敏.矿井通风与防尘［M］.北京:冶金工业出版社，1993

［4］ 赵栋，等.矿井综合防尘措施［J］.矿业安全与环保，2003，30(S1):111－112

［5］ 刘向阳.煤矿井下综合防尘自动喷雾装置的应用［J］.中国房地产业，2011，(03):334，337