掘进巷道卸煤点泡沫自动抑尘系统研究与应用

王 超

（山西潞安集团左权五里堠煤业有限公司，山西 晋中 032600）

掘进巷道带式输送机机头卸载点是产生高浓度粉尘主要场所之一，卸载点主要安装喷雾洒水装置进行降尘，但是由于传统喷雾洒水装置自动化水平低需人工操作，增加了劳动作业强度，而且传统喷雾洒水装置无法根据输送机运煤量进行自动控制洒水量，导致巷道内静压水损失量大，自动喷雾降尘效果差。以五里堠煤矿2102 运输顺槽为例，在巷道内SSJ-800 型带式输送机卸载点安装一套泡沫自动抑尘装置，降低了卸载点粉尘浓度，进一步提高巷道防尘效果[1-5]。

1 概述

山西潞安集团左权五里堠煤业有限公司2102运输顺槽东为2101 工作面采空区，西为未开采区，南为2102 工作面切眼，北为下组煤集中回风、集中胶带、集中辅助运输下山。

2102 运输顺槽设计长度为1400 m，巷道设计断面规格为宽×高=4.5 m×3.5 m，巷道掘进煤层为15#层，平均厚度为6.17 m。该煤层结构复杂，多数煤层夹矸层数为3 层，局部夹4 层矸石，有时为2 层夹矸。

2102 运输顺槽采用机械化掘进工艺，采用EBZ260 型掘进机掘进，掘进机后部转载机与巷道内安装的SSJ-800 型带式输送机连接，带式输送机与盘区DTL120 型带式输送机搭接联合出煤，SSJ-800 型带式输送机与DTL120 型带式输送机搭接高度为1.7 m，搭接处安装一道防尘水幕对卸煤点进行降尘处理。

由于巷道掘进的15#煤层挥发性高，2102 巷前期掘进过程中SSJ-800 型带式输送机卸煤点粉尘浓度高达80 mg/m3，传统喷雾洒水装置不仅降尘效果差，而且造成静压水浪费严重。经研究决定对2102运输顺槽内SSJ-800 型带式输送机卸载点安装一套泡沫自动抑尘装置。

2 泡沫自动抑尘装置结构原理

2.1 泡沫自动抑尘装置

泡沫自动抑尘装置主要由粉尘浓度传感器、电控装置、泡沫生产器、喷雾装置、静压风水管路、PLC 控制器、联锁开关等部分组成，如图1。

（1）粉尘浓度传感器安装在卸载点前方3～5 m处，吊挂高度为1.5 m，传感器与PLC 控制器连接。传感器主要用于卸煤点粉尘浓度监测，设定粉尘浓度报警值为25 mg/m3。

（2）电控装置分别与静压水管、联锁开关连接。电控装置主要由控制器和电控液阀组成，通过联锁开关对电控液阀进行开关动作，从而实现泡沫生成器内自动注水的目的。

（3）喷雾装置主要由固定架、旋转高压喷头等部分组成。喷雾装置在卸载点前方5 m 位置，距卸载滚筒高度为1.0 m。

（4）PLC 控制器主要用于卸载点粉尘浓度数据信号收集、分析，并进行信号指令发送等，是整套装置中核心配件。

图1 泡沫自动抑尘装置结构示意图

2.2 装置工作原理

（1）2102 运输顺槽在掘进期间，当卸煤点粉尘浓度达到40 mg/m3时，粉尘浓度传感器发出报警，并将检测的粉尘浓度数值以数据信号的方式传送至PLC 控制器内。

（2）PLC 控制器接收到粉尘浓度数据信号后及时进行分析处理，并将电控装置供电指令发送至联锁开关。

（3）联锁开关接收指令后及时对电控装置供电，电控装置供电后电控液阀自动打开，并对泡沫生产器内注水，泡沫生产器内化学材料注水后在风压作用下产生高浓度泡沫，并通过高压喷头喷出对卸载点处粉尘进行吸附沉降处理。

（4）当卸载点粉尘浓度低于25 mg/m3时传感器再一次将数据信号传送至PLC 控制器，控制器对信号处理后及时对联锁开关下达指令，联锁开关接收指令后关闭电控装置电源，泡沫生产器喷雾装置停止工作。

3 装置优缺点及实际应用效果分析

3.1 装置优点

（1）结构简单。泡沫自动抑尘装置结构相对简单，整套装置成本费用为0.84 万元，成本费用低。在实际应用中该装置故障率低，而且该装置可适用于不同型号的带式输送机、刮板输送机中，实用性强。

（2）自动化水平高。该装置利用传感器检测粉尘浓度，利用PLC 控制器进行数据分析以及指令下达，保护动作灵敏可靠，实现了自动降尘的目的。与传统喷雾洒水装置相比，该装置大大提高降尘自动化水平，降低了劳动作业强度。

（3）降尘效果好。传统喷雾洒水装置主要利用水雾颗粒对粉尘颗粒进行吸附并进行沉降作用，但是实际应用过程中发现，水雾颗粒小，吸附能力差，而且易受巷道风流影响，降尘效果相对较差；而泡沫颗粒体积大、质量小且具有很强的吸附能力，降尘效果是水雾颗粒的2 倍以上，降尘效果好。

（4）提高了巷道质量标准化。泡沫自动抑尘装置解决了传统喷雾洒水装置洒水量大、静压水损失严重、巷道污水积水量大等技术难题，有效提高了巷道质量标准化水平。

3.2 实际应用效果分析

2019 年11 月五里堠煤矿在2102 运输顺槽带式输送机卸煤点安装了一套泡沫自动抑尘装置，截至2020 年5 月2102 运输顺槽已掘进到位，通过7 个月实际应用效果来看，该装置投入使用后卸载点粉尘浓度控制在20 mg/m3以下，与传统喷雾洒水装置相比，降尘率提高了27.4%。

4 结语

针对2102 运输顺槽掘进期间带式输送机卸载点安装传统喷雾降尘装置防尘效果差的问题，研究安装了一套泡沫自动抑尘装置。通过实际应用，该装置提高了巷道降尘自动化水平，巷道降尘效果明显，并在其他矿（如司马矿、章村煤矿）得到了推广应用。