煤矿井下粉尘在线监测系统研究

2018-02-15王大勇

机械管理开发 2018年11期

王大勇

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿，山西阳泉 045008）

引言

在煤矿生产作业过程中，如机采、综采、炮采、回采、锚喷、装运、选煤等工序均可产生大量的粉尘，随着大功率采掘机械以及大采高工作面的广泛采用，煤尘产生量更大，煤尘浓度更高，井下工人长期在这种环境中作业，严重危害着煤矿工人的身体健康。煤矿粉尘问题日益严峻，传统的降尘、除尘方式已不能满足阳煤一矿高产高效矿井的生产需要，为此通过研究井下粉尘在线监测系统，并通过粉尘超限自动喷雾洒水降尘系统实现降低井下粉尘的目的。

1 系统设计

该矿目前所有防尘洒水装置都为手动控制，不能根据现场粉尘浓度来实现对洒水的自动控制。

1.1 总体设计

系统可以用于煤矿井下任何产尘作业场所，实现对井下粉尘的24 h连续检测；同时一旦被检测场所的粉尘浓度超过设定限值，该系统能够自动打开喷雾系统进行降尘，当粉尘浓度降低到设定限值以下时，则停止喷雾；在喷雾过程中有人员通过喷雾点时能自动关闭喷雾并延时，延时时间一到即恢复超限喷雾的功能。

通过该粉尘监测系统项目的实施，可基本解决煤矿井下粉尘浓度在线监测和实现远程自动喷雾洒水功能，对维护井下作业工人的身心健康以及减少作业工作量等多方面都具有非常积极的意义[1]。

1.2 系统主要功能

1）自动喷水功能。第一，当粉尘浓度超过设定值时，控制箱的非本安输出口应输出AC127 V，电磁阀或电动球阀开启，当粉尘浓度低于设定值时，经过延时后，应能关闭电磁阀或电动球阀。第二，当粉尘浓度超过设定值时，控制箱输出口处于开启状态，当光控传感器接收到人体信号时，控制箱应能关闭电磁阀，经过延时后，控制箱的非本安输出口应重新输出AC127 V，电磁阀或电动球阀开启。

2）监测与显示功能。地面监控软件可实时监测和显示井下各个测点的粉尘浓度值。

3）地面监控软件具有远程控制洒水状态功能。

4）地面监控软件具有粉尘浓度历史数据存储与记录、数据报表打印功能。

1.3 系统工作原理

利用KJF16B控制分站、KDW65隔爆兼本安多路电源、KDK5-127隔爆兼本安电源、粉尘浓度传感器、光控传感器、电动球阀和喷雾系统可实现当粉尘浓度大于设定值时自动喷雾，粉尘浓度降到设定值以下，喷雾便会自动停止；在喷雾时如果有人员通过，停止喷雾，延时数秒后继续喷雾。KDK5-127隔爆兼本安电源负责给粉尘浓度传感器、光控传感器提供电源。KJF16B控制分站通过通讯线接入井下环网交换机，上传至地面监控中心站，中心站可以实时显示粉尘浓度传感器的检测值，电动球阀的状态。中心站接受井下各个现场粉尘自动控制装置采集的测量数据，可实现实时数据显示、存储、查询、数据报表打印，还可进行曲线分析，列表显示等功能[2]。

2 系统主要组成

2.1 监测监控及数据处理管理模块

该模块能够采集、接受各个井下现场控制器的实时数据，并能分类汇总、处理、打印图形及报表等；该模块能够实现实时数据显示、存储等功能，更方便、直观地掌握井下现场信息，还可以询以往记录，便于粉尘浓度信息化处理。

2.2 粉尘监测与喷雾自动化控制模块

该模块通过KJF16B控制分站，实现对粉尘浓度的设置与显示，对粉尘浓度传感器进行自动校正，粉尘浓度的数据实时上传以及智能化喷雾系统的控制等功能[3]。

2.3 传感器模块

该模块主要由粉尘浓度传感器、光控传感器、自动喷雾系统等三部分组成。粉尘传感器采用GCG1000粉尘浓度传感器，测量范围为0～1 000 mg/m3，质量浓度测量相对误差±15%，能够实现实时、连续监测，同时测量准确、操作维护方便。光控传感器和自动喷雾系统结合，通过光控传感器输出高电平信号，喷雾系统自动停止喷雾。无感应时输出低电平信号，继续喷雾[4]。