矿井注水降尘+红外线自动洒水降尘系统研究及应用分析

刘 凯

（晋能控股煤业集团雁崖煤业有限公司，山西大同037000）

在煤矿开采中，最关键的施工现场与作业就是其井下综采工作面，由于增大了作业的机械化程度，因此最关键产尘源就是综采工作面，比较显著的问题就是粉尘。每个煤矿之前使用到综采工作面的降尘、防尘技术与措施均不能将粉尘的浓度降低，粉尘浓度比标准浓度高很多，还导致产生了不小的危害，下面几点就是危害：一直工作在粉尘浓度比较高的环境内会造成尘肺病；特定条件中，粉尘浓度高时，就会有燃爆发生；当开采机电设备中有沉积的粉尘时，就会造成设备运转异常。所以，有必要来研究综采工作面的降尘与防尘。在本文中，晋能控股煤业集团某矿综采工作面研究了红外线自动洒水降尘，来将粉尘浓度进行改善，使煤矿开采更加安全、高效、高产。

1 概述

在晋能控股煤业集团某矿的综采工作面中，由于粉尘的浓度比较高，爆炸性又存在于煤尘，所以，防尘降尘处理是非常有必要的。之前该矿使用了不少防尘降尘处理方法，比方说，注水降尘+二次负压降尘、负压引射降尘、高压外喷雾、采煤机内外喷雾等，可从整体上来说，在只使用其中一种技术方案来防尘降尘时，会产生比较多的问题，没有有效的防尘降尘效果，粉尘浓度依然是严重超标。就这种情况来说，笔者将所调研的市场技术状况与该矿的综采工作面实际施工现场状况相结合，将注水降尘+红外线自动洒水降尘这一方案提出来了，并实施了应用。

2 分析红外线自动洒水降尘系统

就煤矿综采工作面实际粉尘状况而言，将红外线自动洒水降尘系统提出来，来治理粉尘。架间红外自动喷雾系统、红外监控自动喷雾系统、喷雾水路、电路控制等部分构成了该系统。无线发射器、遥控接收器、电动球阀、本安型稳压电源、压力传感器、红外传感器、PLC 主机等构成了电路控制；高效喷头、水质过滤器、高压胶管等构成了喷雾水路；从图1可以看出，红外探头、控制器、水源、电磁阀、架后喷雾组、架前喷雾组、手动开关等构成了红外监控自动喷雾系统；从图2可以看出，红外线监控器等构成了架间红外自动喷雾系统。

图1 红外监控自动噴雾系统示意图

图2 架间红外自动喷雾系统图

在移动采煤机时，遥控发送器会对遥控接收器进行扫描，进而就有信号产生了，且遥控发送器、遥控接收器分别安装在采煤机、支架上，并把信号直接反馈至主机，电动球阀在被主机所控制，进行实施提供水源，实施喷雾作业。

3 实施工业性试验

3.1 简述工程状况

在晋能控股煤业集团的某矿井中，其井田的面积、准许开采的煤层、保有储量、生产能力分别是4.8713km2、2＃～9＃、2698×104t、60×104t/a。在2101 综采工作面中，所开采的煤层是2＃，煤层的厚度是1.12～2.95m，均值是1.4m。而且2＃煤层的总火焰长是5mm，大概加10%的岩粉量，由于爆炸性存在于煤尘，所以，一定要对粉尘的浓度进行控制。

3.2 安装与使用红外线自动洒水降尘系统

在2101 综采工作面中，使用了注水降尘+红外线自动洒水降尘，将红外线自动洒水降尘系统安装在该工作面的第10到第44架中，将35套的主机、接受器、电动阀、压力传感器进行安装，且均安装在支架的相应位置，在机组的调高阀组处安装发射器，且数量是1 个。当采煤机割煤过程中，一定要打开喷雾装置，且该装置分别在上、下风侧的滚筒上方，对应的数量分别是3架、5 架，支架的移架与降架在被压力传感器所控制时，就会打开喷雾。

3.3 分析效果

由于要对使用到2101 综采工作面的“注水降尘+红外线自动洒水降尘”的最后效果进行了解，从2021年6 月开始，对粉尘浓度监测点进行了设置，且设置的位置是煤机下风侧12m 位置、回风巷的12～14m 位置、移架司机处、采煤机司机处，该监测点可以监测粉尘的浓度，表1就是测定的结果。

表1 2101综采工作面注水降尘+红外线自动洒水降尘测定结果

与此同时，还将“注水降尘+二次负压降尘”使用到2103 综采工作面，起始时间与粉尘浓度监测点设置的位置都和2101 综采工作面中的相同，表2 就是测定的结果。

表2 2103综采工作面注水降尘+二次负压降尘测定结果

自表1可以发现，在2101综采工作面中，采煤机下风侧12m位置、回风巷的12～14m位置、移架司机处、采煤机司机处这几个位置中，使用注水降尘+红外线自动洒水的呼吸尘与总尘所具有的降尘率大概处于85.3%～92.5%的范围中。自表2 可以发现，采煤机下风侧的12m处、回风巷的12～14m处、移架司机、采煤机司机位置这几个位置中，使用之前的注水降尘+二次负压降尘所具有的降尘率大概处于78.3%～82.5%的范围中。通过对比降尘率发现，注水降尘+二次负压降尘比注水降尘+红外线自动洒水降尘的要小，具有显著降尘效果的是注水降尘+红外线自动洒水降尘。

自表2得知，当将之前的注水降尘+二次负压降尘使用到2103综采工作面时，通过对比各个位置发现，位置最高的是采煤机司机处，具有较强的降尘效果，在将注水降尘使用到煤层时，与工作面的距离越小，就越具有较好的降尘效果，反之，则越差。可是，在对注水降尘+红外线自动洒水降尘系统进行使用时，就可以很好地对该问题进行解决，粉尘浓度在被系统所检测，并且检测出超标之后，那么系统就会马上启动，进而实施喷洒降尘，而且还会实时监控，能够对该问题进行解决。并且2101综采工作面的每个位置都具有较好的降尘效果。将注水降尘+红外线自动洒水降尘系统使用到2101综采工作面，能够将环境中的粉尘浓度降低，使煤矿生产更加可靠与安全。

4 结束语

当对晋能控股煤业集团某矿的综采工作面治理粉尘的措施与所具有的问题进行分析之后，将注水降尘+红外线自动洒水降尘系统这一治理方案提出来了。在使用到2101 综采工作面的效果得知：每处的总尘浓度都小于55.2mg/m3，降尘率大于87.2%，呼吸尘的浓度都小于25.1mg/m3，降尘率大于85.3%，具有显著的降尘效果。使用红外线自动洒水降尘系统可以将环境内粉尘的浓度降低，使粉尘被工作所吸进的量减少了，于此同时，还将粉尘发生爆炸的有利条件给打破了，提高了该矿的经济效益。