-光源;
5-采煤机内源喷雾;6-采煤机外喷雾。
图1 采煤机行走割煤光控自动喷雾示意图
2.2 采煤机负压二次防尘装置
采煤机负压二次降尘是近期在高等院校帮助指导下研制的负压二次降尘技术。它是利用喷吸装置向尘源区域喷射雾流降尘,与此同时,在喷吸装置内部的射流后方形成负压区,将喷吸装置尾部降压场内的含尘空气吸入并通过喷吸装置再喷射出去,在这一过程中将煤尘捕捉下来。这种降尘方法的降尘效果与雾流参数、负压强度、吸入空气量、吸气口负压场范围、工作区风速及方向等因素有关;对喷吸装置而言,则与装置的结构、尺寸、安装位置、方向、喷嘴形式、喷口尺寸、喷雾压力及流量等因素有关。采用负压二次降尘技术应结合现场条件进行技术设计,以达到最佳降尘效果。
2.3 转载机同步自动喷雾
原采煤工作面回风道在转载机以外5~10m处安设1组回风流净化水幕,采用阀门人工手动控制,但由于人为因素在转载运行时而水幕经常忘记开动,造成粉尘得不到有效控制;有时胶带机、转载机停运、但水幕则正常喷雾,不仅起不到降尘效果,而且造成水资源浪费,并影响煤质。
针对以上存在问题,我们组织工程技术人员进行攻关,通过反复实验,利用设备开停传感器卡在转载电机供电电缆上,只要转载机转动就有电流流动,开停传感器将有信号输出,利用光控或声控自动喷雾主机,将开停传感器获取的信号进行处理,来控制电磁阀实现水幕自动开停。当转载机开动有粉尘产生时,水幕自动开启,进行喷雾降尘,当转载机停止运行无粉尘产生水幕将自动关闭。该项技术的研究与应用,不仅节约大量水资源,且降尘效果明显。
3 掘进工作面的防尘技术
在煤矿井下采、掘、运等几项主要生产系统中,除回采外,巷道掘进是矿井的主要尘源。按掘进方式可分为机掘和炮掘两种,随着煤矿机构化水平的提高,现矿井掘进大都采用成巷速度快,劳动强度低的综掘机掘进巷道。许厂煤矿是一个现代化程度较高的矿井,现所有巷掘进全部采用综掘机掘进,现有综掘机5台,其中日本进口MRH-S200综掘机2台,国内佳本斯生产S100综掘机3台。由于机构化掘进工作面是用大功率综掘机强力截割煤,产尘量特别大。据现场实测,在不采用综合防尘措施情况下,机掘工作面的粉尘浓度为2000~3000 mg/m3,个别高达6000 mg/m3左右,不难看出,机掘防尘是矿井综合防尘极为关键重要的一环。
3.1 综掘机外喷雾与巷道风流净化水幕联动自动喷雾降尘技术
喷雾洒水降尘是机掘工作面采取的主要防尘措施之一。掘进机工作时喷雾洒水有两种方式,即内喷雾和外喷雾。目前,我国煤矿使用的各种型号掘进机的内喷雾均利用地不好,主要原因是截割部伸缩油缸浮动密封不过关,容易使降尘水串入电机,造成电机短路,因此机掘工作面的喷雾洒水降尘主要还是靠综掘机的外喷雾发挥作用。而外喷雾的开停是靠综掘机司机操作人为控制,以及掘进迎头内净化风流水幕也采有阀门式人工开停,因此水幕经常得不到正常使用,造成粉尘超标。针对上述问题,我们研制了综掘机滚筒旋转割煤与巷道风流净化联动自动喷雾降尘装置,该装置原理是利用掘进机截割部控制操作电源(110V),从中引出一路控制线,进入三通接线盒,从接线盒中分出两路,一路控制掘进机滚筒外喷雾装置电磁阀,一路控制工作面30m内净化风流水幕;当掘进时,只要滚筒旋转,外喷雾装置及风流净化水幕将自动开启,实现自动喷雾。当滚筒停止运转时,两组降尘装置将自动停止喷雾。即:当掘进工作面有粉尘产生时,两组降尘装置将自动开启实现喷雾降尘,当掘进工作面无粉尘产生时,两组喷雾自动关闭。通过现场试用后取得了很好的降尘效果。
3.2 风水高压远程放炮自动喷雾技术
炮掘工作面中,放炮工序持续时间虽短,但产生的粉尘浓度却比其它工序高。许厂煤矿半煤岩、全岩巷道均采用炮掘。针对放炮时工作面粉尘浓度高的特点,我们设计一种枪口式喷雾装置。其工作原理是声控风水联动组合式,利用掘进工作面的供风供水管路组合而成,风、水在喷雾枪管内汇合后喷出,出水口在枪管内前端,高压风口在后端,喷雾方向能随意灵活调整。放炮时发出的爆炸冲击波被传感器接收并转换成微弱电信号后传送至主机,主机将同时控制供风、供水两路管路的电磁阀打开,实现高压远程自动喷雾。以及喷雾枪口角度的反复实验,取得了喷雾距离最远可达到30m(见图2),同时雾化效果好,通过现场实测,使用高压远程放炮自动喷雾降尘率达到90%以上。

图2 高压远程放炮自动喷雾装置原理图
4 实施效果
综上所述,在机械化程度相对较高情况下,采掘工作面除正常采取防尘措施,加之上述几项自动化防尘技术的实施,使许厂煤矿井下粉尘得了有效控