掘進(jìn)工作面全自動降塵水幕裝置設(shè)計(jì)

楊 斌

(潞安化工集團(tuán)有限公司 古城煤礦，山西 長治 046032)

煤礦井下掘進(jìn)工作面生產(chǎn)時會產(chǎn)生大量的煤塵，由于掘進(jìn)工作面的特點(diǎn)，一般都用局部通風(fēng)機(jī)向掘進(jìn)工作面強(qiáng)制壓入供風(fēng)，加劇了煤塵的飄逸擴(kuò)散。為保證掘進(jìn)工作面工人的身體健康，減少職業(yè)病危害，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》和相關(guān)規(guī)范要求，必須在井下開拓工作面巷道和掘進(jìn)工作面巷道設(shè)置1～2道防塵水幕。古城礦井下各工作面也設(shè)置有手動型防塵水幕，如圖1所示。

圖1 掘進(jìn)工作面?zhèn)鹘y(tǒng)的降塵水幕裝置示意

傳統(tǒng)的降塵水幕裝置見圖1。如需對噴頭進(jìn)行檢修、更換或需清理、更換過濾網(wǎng)時，關(guān)閉閥門1或閥門2均可。這種降塵水幕裝置一般都是通過人工開啟閥門，但由于部分工人安全意識較低或存在懶惰思想，存在不能及時開啟噴霧的情況；或者是在人員通過防塵簾時，怕水噴灑到身上，會人為短暫關(guān)閉噴頭。種種原因?qū)е逻@種水幕防塵效果較差，給礦井安全生產(chǎn)造成了較大的安全隱患，影響工人的身體健康。

鑒于此，設(shè)計(jì)了一種掘進(jìn)工作面全自動降塵水幕裝置，減少或避免了上述問題。

1 設(shè)計(jì)思路及方案

1.1 設(shè)計(jì)思路

在人員即將通過防塵水幕時，停止噴霧，避免人員通過時被噴霧淋濕，在人員通過后及時開啟噴霧，有效避免人為因素導(dǎo)致的防塵水幕失效。與此同時，采用與工作面掘進(jìn)機(jī)、鉆機(jī)等設(shè)備聯(lián)鎖控制，在工作面掘進(jìn)或打鉆時，水幕噴霧自動開啟，掘進(jìn)機(jī)、鉆機(jī)停止工作后，全自動降塵水幕裝置噴霧系統(tǒng)延遲5～30 min停止噴霧，以節(jié)約水資源。

1.2 設(shè)計(jì)方案

全自動降塵水幕裝置由全自動噴霧裝置和防塵簾兩部分組成。

全自動噴霧裝置由供水管路、閥門、過濾器、電磁控制閥、手動控制閥、霧化噴頭、智能控制器、感應(yīng)板等組成。防塵簾由安裝在金屬骨架上的細(xì)目塑料網(wǎng)或金屬網(wǎng)組成，防塵簾用于封閉掘進(jìn)巷道的整個斷面，預(yù)留有膠帶運(yùn)輸機(jī)口和1道供行人通過的門。如圖2所示。

圖2 全自動降塵水幕裝置示意

全自動降塵水幕裝置工作時，水源由靜壓水管提供，開啟閥門1，經(jīng)過過濾網(wǎng)除去水中雜質(zhì)，控制器控制電磁閥1的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)噴頭1灑水噴霧。當(dāng)有人員離開掘進(jìn)工作面，需要通過防塵簾時，先走到感應(yīng)板3，此時噴頭1正常噴霧，噴頭2不噴霧。當(dāng)人員繼續(xù)前行，到達(dá)感應(yīng)板2時，感應(yīng)板2將信號反饋給控制器，控制器控制電磁閥1關(guān)閉，噴頭1關(guān)閉，與此同時，電磁閥2開啟，噴頭2開始噴霧，保證在整個過程的噴霧不間斷。當(dāng)人員繼續(xù)前行，通過感應(yīng)板1時，感應(yīng)板1感應(yīng)到人員已通過防塵簾，將信號反饋給控制器，控制器控制電磁閥1開通，噴頭1開啟噴霧，與此同時電磁閥2關(guān)閉，關(guān)閉噴頭2。反之，當(dāng)有人員進(jìn)入掘進(jìn)工作面時，感應(yīng)板1先感應(yīng)到人員即將通過防塵簾，將信號反饋給控制器，控制器控制電磁閥1關(guān)閉噴頭1，與此同時開啟電磁閥2，打開噴頭2，當(dāng)人員通過防塵簾，感應(yīng)板2感應(yīng)到人員已經(jīng)通過防塵簾時，感應(yīng)板2將信號反饋給控制器，控制器控制電磁閥1開啟，開啟噴頭1，與此同時，電磁閥2關(guān)閉，關(guān)閉噴頭2。

此外，為節(jié)省水資源，本裝置與掘進(jìn)機(jī)和鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動，當(dāng)掘進(jìn)機(jī)或鉆機(jī)啟動時，啟動信號反饋至控制器，控制器控制電磁閥1，實(shí)現(xiàn)水幕裝置自動運(yùn)行，進(jìn)行噴霧；當(dāng)掘進(jìn)機(jī)和膠帶機(jī)停機(jī)后，該裝置延時5～30 min關(guān)閉，具體時間可以根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整。

為了避免電控裝置出現(xiàn)故障后無法打開電磁閥，本裝置還設(shè)置有手動旁路閥門2。一旦自動控制部分發(fā)生故障，或電磁閥損壞，可以通過手動閥門2開啟水幕，進(jìn)行滅塵，保證工作面生產(chǎn)不間斷。

1.3 應(yīng)用效果

全自動降塵水幕裝置自安裝實(shí)施以來，滅塵穩(wěn)定性大大提高，避免了因人為因素造成的防塵水幕失效，保證在生產(chǎn)過程中不間斷滅塵，取得了良好的滅塵效果。

2 主要創(chuàng)新點(diǎn)

1) 采取兩組噴頭，當(dāng)人員通過防塵簾時，關(guān)閉防塵簾的第一道噴霧，同時開啟第二道噴霧；當(dāng)人員通過防塵簾后，關(guān)閉第二道噴霧，同時開啟第一道噴霧，既保證了防塵噴霧的連續(xù)性，又避免了人員通過時衣物被淋濕。

2) 實(shí)現(xiàn)全自動控制，工作面掘進(jìn)機(jī)、鉆機(jī)等設(shè)備開啟時自動開啟噴霧進(jìn)行滅塵，確保滅塵效果，凈化環(huán)境，改善了作業(yè)條件，保障了工人身體健康。

3) 實(shí)現(xiàn)自動控制的同時，增加了手動控制旁通管路，提高了降塵裝置的可靠性，保證了工作面的安全生產(chǎn)。

3 結(jié) 語

通過自動三重防滅塵措施，做到了工作面及時降塵滅塵，有效防止了工作面粉塵超標(biāo)，消滅了安全隱患；有效凈化了作業(yè)環(huán)境，減少了粉塵對工人身體的危害，保證了井下工人的身體健康；避免了因煤塵燃燒爆炸而造成的重大損失，促進(jìn)了安全生產(chǎn)；減少了粉塵對井下機(jī)械、電氣設(shè)備和精密儀器儀表的損害，延長了設(shè)備的使用壽命，降低了設(shè)備維護(hù)、更換的費(fèi)用。該降塵水幕裝置結(jié)合工作面生產(chǎn)實(shí)際，制造簡單、安裝快捷、成本低廉、簡單實(shí)用，實(shí)現(xiàn)了全自動控制，降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。該裝置的研制應(yīng)用，大大提高了掘進(jìn)工作面巷道的防塵降塵滅塵效果，保證了礦井的安全生產(chǎn)，取得了良好的綜合效益，具有較高的推廣應(yīng)用價值。