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基于红外线随机感应自动喷雾降尘系统试验研究

时间:2016-07-01来源: 作者: 点击: 173次



摘要:随着煤矿高产高效和采煤机械化程度的提高,工作面单产大幅度提高,随之造成综采工作面粉尘严重超标,因此防治工作问题成为当前煤矿安全生产的重点工作和难题之一。为了达到综采面降尘效果,采用红外线随机感应自动喷雾降尘系统,最终实现综采工作面采煤机割煤和支架移架一套防尘系统全部自动喷雾降尘的功能,且综采工作面平均降尘率达到50%左右。

关键词:综采工作面;粉尘治理;粉尘浓度

中图分类号:        文献标识码:

 

Experimental study on automatic spray dust control system based on infrared random induction

Abstract: Along with the coal mining mechanization degree increasing, the dust problem has become increasingly prominent. At present the dustproof technology and equipment have been far can not meet the requirements, resulting in coal mine, especially for fully mechanized face dust generally exceed the standard seriously, has great harm, so it is necessary to study this aspect, the fully mechanized mining face dust control to a new level, the ultimate realization of coal mining of fully mechanized face cutting machine the coal and the support frame shift a dustproof system complete automatic spray and dust reduction function, and the coal mining machine the downwind dust concentration decreased to 50%.

Key words: fully mechanized coal mining face; dust control; dust concentration

 

0引言

在煤炭开采过程中,综采工作面是煤炭资源的井工开采中最主要的产尘源之一,由于综采工作面是煤矿井下作业的主要场所,工作人员多且集中,随着井工开采的高效化、强度化及综合机械设备的采用,井工开采中粉尘问题逐渐成为影响井下作业的重要影响因素。因此,有效地降低综采工作面的粉尘浓度是本次试验的主要目的。本试验对降低综采工作面粉尘浓度,特别是工作面劳动卫生条件得到提升,对于保障煤矿安全生产具有巨大的直接和间接经济效益。在当前国家和煤矿企业对职业病防治日益重视的今天,该试验的研究成果必将具有广阔的推广应用前景。

1试验系统及试验方法

1.1试验系统介绍

试验系统分为电路控制和喷雾水路两部分,其中电路控制部分由主机、红外传感器、压力传感器、遥控器、电动球阀等组成,喷雾水路部分由高压胶管、水质过滤器、高效喷头等部分组成,如图1所示。

该系统具有多喷雾点,面积广,以及连续性等特点,更方便的使采煤机在采煤及支架移架、放煤过程中起到降尘作用,防治煤尘飞扬和堆积,效果明显,有效控制了工作面全尘浓度,提高喷雾降尘效率。

1.2试验方法

试验地点选择在沙曲煤业14205综采面。试验通过对采煤机割煤和支架移架时产尘规律进行研究,对系统进行完善和改进,进而达到降低粉尘浓度的目的。此次试验的测尘地点选择在机组后、司机处、转载点以及回风流处。试验分两次使用红外线感应遥控喷雾系统对14205综采面进行测尘,通过两次对试验效果的对比,从而得出红外线感应遥控喷雾系统对综采面降尘效果的可行性研究。

图1 系统组成图

2 粉尘浓度测试

2.1 粉尘测定原理

电动薄膜抽气泵通常会在采样头进气口会出现负压现象。在使用冲击式采样装置时,粗颗粒往往会因为重量大直接被捕获于第一级冲击装置,漂泊于气流中的细颗粒会被捕捉于第二级滤膜。BMRC曲线在冲击式采样装置的呼吸性粉尘采样效能中比较适合,滤膜增量为呼吸性粉尘重量,全尘重量即为冲击板增量和滤膜增量相加。通常采用旋风分离装置时,粗颗粒会因为离心作用与器壁碰撞而捕获于集尘器当中,滤膜则捕获随气流飘逸的细尘粒。而旋风分离装置的呼吸性粉尘采样效能适合BMRC曲线,滤膜增量为呼吸性粉尘重量,此时全尘重量即为滤膜增量和集尘斗增量相加。

2.2 粉尘浓度计算

呼吸性粉尘浓度R:

R=      (1)

总粉尘浓度T:

T=  (2)

式中:f1、f2—采样前、后滤膜的重量,mg;

G1、G2—采样前、后冲击板的重量,mg;

Q—采样器流量为20L/min;

t—采样时间,视现场粉尘浓度而定,min

3粉尘浓度试验效果对比分析

试验分两次使用红外线感应遥控喷雾系统对14205综采面进行测尘,首先对比红外线感应自动喷雾系统开启前后可知,开启前测定的工作面全尘平均浓度为235.98mg/m3,呼吸尘平均浓度为54.23mg/m3,启用后,工作面全尘浓度分别为133.93mg/m3130.32 mg/m3,有了明显下降;呼吸尘浓度分别为22.65mg/m324.02 mg/m3,下降也很明显;降尘效果明显,降尘率在50%左右。


b)呼尘浓度对比

2 第一次测尘浓度对比


从两次使用红外线感应遥控喷雾系统装置前后全尘浓度测试对比试验图中可以看出,综采工作面的全尘浓度和呼尘浓度都有明显的降尘作用,平均降尘在50%左右,有效控制了粉尘浓度。沿着风流方向,粉尘不断向风流方向和采空区扩散,司机处粉尘浓度可达到200mg/m3,在启动装置之后,粉尘浓度逐渐下降趋于稳定。


第一次使用该系统前后测尘地点的全尘浓度以及呼尘浓度变化如图1所示。其中1代表机组后,2代表司机处,3代表转载点,4代表回风流处,5代表工作面平均粉尘浓度(其他图亦如此)。


b)呼尘浓度

3 第二次测尘浓度对比


从图2可以看出,该系统在使用前后全尘浓度以及呼尘浓度均有所下降,且下降幅度在50%左右。


第二次使用该系统前后测尘地点的全尘浓度以及呼尘浓度变化,如图3所示。对比图3与图2可以看出两次使用降尘系统对综采面的降尘效果都达到了预期效果,降尘率均在50%左右。同时可以看出无论红外线感应自动喷雾装置启动前后,粉尘浓度在机组后向转载点处逐渐降低,在转载点向回风流及工作面浓度开始逐渐增大,这是由于在转载点处产尘最少,所以转载点处浓度最低。

通过对两次使用红外线感应遥控喷雾系统降尘测定结果的对比分析可以看出,试验系统对综采面的粉尘浓度起到了很好的降尘效果。

4结论

试验系统采用创新的控制方式,与国内外同类系统相比,该系统更加灵活实用,可以实现远程控制,通过远程随时控制支架喷雾及延时时间。采煤工作面在放顶过程中,可实现远程控制并在指定范围内实现喷雾降尘。

(1)试验通过对比分析两次降尘效果,可以看出此试验系统对综采面在割煤过程中产生的粉尘起到很好的降尘效果,降尘率够达到50%左右。

(2)综采面80%以上的煤尘是在采煤机采煤过程中产生的。影响粉尘的危害因素很多,如:粒径、粘附性、爆炸性等,而风流是控制粉尘运动及分布的关键因素,通过对粉尘捕集理论进行阐述,分析了ZPZ-127/380型红外线随机感应自动喷雾对降尘的影响。最后对喷雾机理进行介绍,可以得出此套试验方法在**煤业比较适用。

(3)通过此次试验,可证明ZPZ-127/380型红外线随机感应自动喷雾项目技术降尘效果明显,采煤机司机处粉尘浓度可降至200mg/m3以下,工作面回风巷粉尘浓度可降至50mg/m3以下,实现了试验预期目标,取得巨大的经济和社会效益。

(4)本文结合沙曲煤业14205综采面实际情况,建立了完整的粉尘防治体系,并详细制订了现场粉尘防治的技术管理措施,运用技术结合管理双管齐下,有效进行综采面粉尘防治工作。

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