开滦集团东欢坨矿业分公司
摘要：随着经济的发展，煤矿采煤工作面生产时矿尘浓度较大，既容易使现场职工患硅肺病，也容易引发煤尘爆炸，为此，正利煤矿研究应用了采煤机喷雾、支架喷雾、负压诱导除尘、高效降尘剂、工作面自动喷雾、矿尘浓度检测仪器、新型矿用干式矿尘降尘装备等综合防尘技术。
关键词：煤矿井下；采煤机智能；降尘控制系统
引言
采煤机是煤矿井下综采作业的核心，随着综采自动化水平的不断提高，采煤机综采作业效率得到了极大的提升，由此导致综采面的粉尘浓度居高不下，给井下综采作业安全带来了严重的隐患。目前采煤机的喷雾降尘装置主要采用了内喷雾降尘和外喷雾降尘相结合的方式，通过给喷雾系统施加极大的喷雾压力将液体雾化，从而实现对综采区域的降尘。喷雾装置的雾化效果和喷组直径、喷雾压力关系密切，受零部件使用寿命影响，喷雾降尘装置的喷雾压力一般不超过2MPa，否则将严重影响喷雾降尘装置的使用寿命，因此目前主要通过降低喷嘴直径来保证喷雾降尘的范围，由此导致了喷嘴极易被堵塞，严重影响了综采面的喷雾降尘效果。
1工程概述
①采煤工作面。轩岗煤电公司刘家梁矿采煤工作面，使用的为走向长壁低位放顶煤采煤方式，全部垮落法对顶板进行管理。使用的为U型通风方式，工作面配风量为1000-1300m3/min。在工作面实际生产当中，将在采煤机移架以及割煤时形成较多的矿尘，其喷雾系统无法对采煤机割煤当中形成的煤尘进行降低。在生产当中，经过粉尘浓度测定仪测量，发现其最高浓度达到了100mg/m³，超出安全施工规程标准要求。②掘进工作面。在掘进工作面方面，应用了综掘机进行掘进处理，使用局部通风机压入式通风方式，将风量控制在600-800m³/min之间。在实际割煤当中，将具有大量岩尘以及煤尘的产生，使用粉尘浓度测定仪进行测量可以发现，半煤岩巷道全尘浓度在80-120mg/m³之间，煤巷全尘浓度在140-260mg/m³之间。
2煤矿井下采煤机智能降尘控制系统研究
2.1尘源跟踪降尘装置
高压外喷雾装置能够在平面上对滚筒进行立体式除尘，但由于工作面风速较大，滚筒产生的粉尘很容易飘散，影响整个工作面的除尘效果。尘源跟踪降尘装置原理是在支架上安装一套喷雾水幕，该水幕能够对滚筒飘散的粉尘从上而下再次捕捉进行强力除尘，在采煤机周围形成厚厚的水幕，增加水雾颗粒与粉尘碰撞的概率。尘源跟踪降尘装置主要由以下部件组成：联锁开关、红外接收与发射装置、电磁阀、电缆、通讯线、喷雾控制箱、水源、喷雾装置。采煤机在经过支架时，安装在支架前的红外线接收装置接收到信号后通过发生装置将信号传递到控制箱，控制箱将电磁阀开关打开，支架顶梁及前探梁上的喷雾装置启动，对采煤机前、后滚筒进行除尘，同时启动临近采煤机下风侧5架支架的喷雾降尘，全范围、大面积、立体式地对工作面产生的粉尘进行除尘。
2.2传统防尘技术
正利煤矿早期采煤工作面采用的传统防尘技术：①采煤机割煤期间采用采机内外喷雾控制采煤机割煤时产生粉尘的扩散；②液压支架上安装自动喷雾降尘系统；③液压支架架间、两端头及转载点安设防尘喷雾；④巷道内安设防尘水幕、水帘；⑤煤层注水，湿润煤尘，减少采煤期间煤尘飞扬。经过多年的研究探讨发现，采煤机内外喷雾常常因煤泥堵塞，雾化效果差，降尘效果低；支架架间、两端头及转载点喷雾易喷湿现场作业人员衣物，存在作业人员抵触使用的情况；各种水幕、水帘及煤层注水设施由工作人员手动开关，受人的因素影响较多，在工作面不能发挥其最大的降尘、除尘效果。
2.3运输系统降尘
在该系统降尘处理当中，可以使用的方式有：第一，可以在承担运输任务的胶带巷当中，每隔500m对自动喷雾降尘系统进行安装。
具体原理，即传感器在对胶带上煤流形成感应后向主控箱发出信号，由系统将电动球阀打开，以此打开喷雾。当胶带上不存在煤流时，电动球阀将关闭，停止喷雾，保证胶带运输系统同喷雾开关在实际运行当中具有同步的特点，以此对实际煤炭运输中形成的矿尘进行有效的降低。第二，在进风巷同主胶带巷间，需要做好全封闭捕尘网的安装，同时在上风侧对全断面喷雾进行安装，在集中煤尘后进行消除处理。通过捕尘网的设置，即能够对胶带巷煤尘因进入到进风巷可能对新鲜风流造成的污染进行避免，且能够对井下用风区域的空气质量进行有效的提升。第三，可以在转载点做好全封闭捕尘网的安装，在其中对两道高压喷雾进行设置，以此起到封闭降尘的效果。第四，可以在胶带巷水仓位置做好集中消尘区的设置，在消尘区做好5道集中消尘设置，保持能够在生产当中全部开启，同时使喷雾形成的积水经过水沟流到水仓。
2.4采煤工作面
①对工作面支架间进行喷雾控制，保证在工作面移架时，也能够同步进行喷雾处理，以此对移架当中形成的矿尘进行降低。同时，可以在采煤机上对负压二次降尘器进行设置通过在工作面上供水自动控制水箱、高压水泵组成的高压泵站，将低压水实现对高压水的转化，应用管路将其实现对采煤机负压二次除尘装置的输送。在此当中，将高压水实现对扩散器物的转化，以此应用在风流净化除尘系统以及气雾流屏障的扩散应用，在装置内部形成射流后形成负压区，在对该区域负压含尘空气吸入后向外喷射，能够有效对采煤机运行割煤当中形成的岩尘进行净化处理，对粉尘向外扩散进行有效的减少与阻止。②可以在工作面回风系统中做好集中消尘区的建设，其长度为50m，安装5道全断面消尘喷雾，并在工作面生产当中开启，以此即能够避免发生工作面粉尘进入到回风系统的情况。同时，可以在胶带机头位置安装封闭捕尘网，以此将转载点实现在捕尘网的包裹，同时在其中做好两道高压喷雾的安装。③可以做好风水联动除尘装置的引入，在采煤机前后摇臂位置，对风水联动除尘装置进行安装，通过供水与压风间联动作用的发挥，切实提升喷嘴雾化效果，使其能够覆盖滚筒。同时，可以在水箱当中根据一定比例做好抑尘剂的加入，以此实现煤尘絮凝沉降效果的提升，在对煤尘源头治理效果进行提升的情况下，对回风顺槽的空气质量进行有效的改善。
2.5控制矿尘浓度
在采煤工作面区域内增设多道智能捕尘网，能够和采煤机、液压支架实现联动配合；同时，智能捕尘网由铁丝网和水幕有效结合，起到较好的过滤作用，能够在一定程度上过滤掉工作面内的矿尘颗粒。在智能捕尘网投入使用前后发现：采煤工作面内矿尘降尘率达到了34.20%，实现了多设备联动降尘，更大程度上降低了采煤工作面的矿尘浓度，保证了安全生产，也为煤矿工人提供了一个良好的工作环境。
结语
煤矿依靠科技进步，在自动化综采工作面装备了智能化综合降尘联动装置自动降尘，并将综合防尘降尘装置使用、维护纳入精细化管理考核规定中，与职工工资绩效挂钩，制定了科学可靠的管理制度，采用责任监管机制，将喷雾降尘装置的日常监管、维护、维修承包给队组、责任到人，真正将综合防尘技术措施落实在现场，扎实有效地开展综合防尘工作。通过实施一系列综合防尘举措，取得了较好的降尘效果，采煤工作面矿尘浓度降低了90%以上，创造了良好的工作环境，有效保证了职工的身体健康，有力促进了矿井安全生产。
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