采掘工作面卸载点降尘系统优化应用.pdf

186.江西煤炭科技2023年第3 期采掘工作面卸载点降尘系统优化应用潘少斐（山西焦煤山煤国际长春兴煤业有限公司，山西大同0 3 7 10 1）摘要：基于长春兴煤矿6 0 1工作面回采期间运输顺槽卸载点粉尘浓度高、治理难度大以及能见度低等技术难题，通过技术研究决定对原喷雾降尘系统进行优化改进，安装一套自动泡沫抑尘系统，分析了该系统结构组成以及工作原理。从现场实际应用效果来看，该装置投入使用后大大降低了卸载点粉尘浓度，实现了采掘工作面卸载点粉尘自动化管理，取得了显著应用成效。关键词：采掘工作面；卸载点粉尘；降尘系统优化；泡沫抑尘系统中图分类号：TD714+.4Optimization and Application of Dust Reduction System at Tipping Point of Working Face(Shanmei International Changchunxing Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Coking Coal Group,Datong,Shanxi 037101)Abstract:Based on the technical problems such as high dust concentration,dfficult treatment and low visibility at the unloadingpoint of the transport chute during the mining of the 601 working face of Changchunxing Colliery,through technical research,theauthor optimizes and improves the original spray dust suppression system,installs an automatic foam dust suppression system,andanalyzes the structure and working principle of the system,which greatly reduces the dust concentration at the unloading point,achieves the automated management of dust at the unloading point of the mining face and obtains significant application results.Key words:working face;dust at tipping point;dust reduction system optimization;foam restraining ash system采掘工作面生产过程中产生的煤研主要利用工作面内带式输送机与盘区带式输送机联合运出，相邻两部带式输送机搭接点存在标高差，煤流在卸载过程中会产生高浓度扬尘，扬尘在风流作用下在卸载点处扩散且部分扬尘随风流进人采掘工作面内。扬尘不仅降低了卸载点及工作面能见度，而且威胁施工人员身体健康，采掘工作面传统降尘方法多采用在卸载点安装喷雾洒水装置进行降尘，但是通过实际应用效果来看，喷雾降尘装置降尘过程中主要存在以下几方面问题：1)装置自动化水平低，无法实现随带式输送机自动开停，每班需安排专人开启，若卸载点分布区域广、数量多增加了劳动作业强度。2)喷雾装置产生的水雾颗粒吸附粉尘效果差，水雾颗粒受风速影响大。3)喷雾降尘后的水流进入煤流中，造成输送机跑偏打滑现象严重，而且增加了洗选系统负荷。以长春兴煤矿6 0 1工作面为研究对象，对工作面带式输送机转载点喷雾洒水除尘系统进行优化改进。1概述山西焦煤山煤国际长春兴煤业有限公司6 0 1文献标识码：BPan Shaofei工作面位于南延盘区南部，南部为原五家沟煤矿5214采空区，西部为韩家洼煤矿边界，北部为未采区，东部为盘区大巷。601工作面采用综采放顶煤回采工艺，工作面可采长度为16 8 2 m，工作面长度为2 3 0 m，开采煤层为2 2#层，煤层厚度为8.43 12.47 m，煤层倾角为0 5，煤层整体稳定性好，煤层内含35层夹研，煤层顶底板岩性如表1所示。表16 0 1工作面2 2#煤层顶底板岩性顶底板岩层厚度/m细、中、粗粒浅灰色，成分以石英、长石为主，含老顶22.61砂岩岩屑，次圆状，泥质结构，块状。粗砂岩、中浅灰色，成分以石英为主，长石次直接顶14.44粒砂岩之，分选差，泥质胶结黑灰色，泥岩结构，平坦状断口，碎伪顶砂质泥岩0.25块状。直接底泥岩2.17黑灰色，近均一结构，平坦状断口。601工作面采用综合机械化回采工艺，工作面用MG500/1180-WD型双滚筒电牵引采煤机落煤和装煤，SGZ1000/1400、SG Z12 0 0/140 0 型刮板运输机运煤，ZF13000/25/38型液压支架维护工作面顶板，运输顺槽内安装一部DSJ120/250/3X315型带式输送机与盘区带式输送机联合出煤。文章编号：10 0 6-2 57 2(2 0 2 3)0 3-0 18 6-0 3岩性特征2023年第3 期DSJ120/250/3X315型带式输送机带宽为1.2 m，带速为4.0 m/s，运输量为2 50 0 t/h，顺槽带式输送机与盘区带式输送机搭接高度为2.8 m，搭接点处安装喷雾洒水装置进行降尘。2卸载点喷雾降尘系统问题分析601运输顺槽卸载点原除尘系统是一套喷雾洒水装置，主要由高压喷头、支架、高压胶管、阀门等部分组成。高压喷头安装在支架上，高压胶管通阀门与巷道静压水管连接，喷雾装置吊挂在卸载滚筒前方0.5m处。但是通过实际应用效果来看，由于上下水平带式输送机搭接高度大、煤流运输速度快，导致搭接点粉尘浓度高，采用喷雾洒水装置降尘时效果差，粉尘扩散快，能见度低，实测卸载点处粉尘浓度高达12 7 mg/m。存在以下问题：1)自动化水平低。卸载点安装的喷雾洒水装置结构相对简单，装置自动化水平低，采用人工开启方式，增加了巷道降尘劳动作业强度，而且喷雾洒水装置无法根据卸载点粉尘浓度大小，自动调节喷雾量，造成巷道内静压水损失严重。2)故障率高。喷雾洒水装置主要安装在卸载滚筒前方0.5m处，煤流运输过程中煤研对洒水装置产生撞击，造成支架变形、胶管断裂等，而且卸载点粉尘浓度大，很容易造成高压喷头堵塞现象。3)煤流积水量大。喷雾洒水装置除尘后产生的污水随着煤流运出，造成煤流中积水量大，不仅造成带式输送机出现跑偏打滑现象，而且增加了洗选系统负荷。4)降尘效果差。喷雾洒水装置通过雾化颗粒对粉尘颗粒进行吸附，从而达到降尘作用，但是水雾颗粒附着性差、水雾颗粒对粉尘颗粒静斥力大，降尘效果差，起不到预期降尘效果。5)对生产影响大。采用喷雾洒水装置进行降尘时，水雾颗粒随风流扩散造成卸载点附近机电设备如隔爆开关等受潮，失去防爆性能，而且水雾会造成操作人员衣服潮湿，威胁着身体健康。3卸载点降尘系统优化应用为了提高6 0 1运输顺槽卸载点降尘效果，决定对卸载点处原喷雾降尘系统进行优化，安装了一套自动泡沫抑尘系统。3.1自动泡沫抑尘系统结构(1)601运输顺槽卸载点安装的自动泡沫抑尘系统主要由粉尘检测系统、泡沫抑尘系统、管路系统、控制系统等部分组成。(2)粉尘检测系统主要由粉尘浓度传感器、信江西煤炭科技号处理模块、信号电缆等部分组成，粉尘浓度传感器吊挂在6 0 1运输顺槽卸载滚筒前方0.5m处上方，与卸载滚筒垂距为0.3 m。(3)泡沫抑尘系统主要由旋转喷雾装置、泡沫生产器、电控装置等部分组成，如图1所示。旋转喷雾装置主要由支架以及旋转高压喷头组成，装置安装在卸载滚筒前方，喷雾装置通过软管与泡沫生产器连接；泡沫生产器内添加发泡剂、润湿剂以及稳泡剂等混合的泡沫生成材料；电控装置通过高压胶管与泡沫生产器连接，实现生成器内水源供给控制。巷道内水管PLC控制系统输送带胶带滚筒胶带H架胶带运输大巷图16 0 1运输顺槽卸载点自动泡沫抑尘系统结构(4)控制系统主要由PLC控制器、联锁控制开关等部分组成，其中PLC控制器整个除尘系统核心部件，主要对各装置进行控制以及指令发生等，PLC控制器分别与联锁开关、粉尘检测系统中的控制模块连接；联锁控制开关主要对电控装置进行控制作用。3.2自动泡沫抑尘系统工作原理(1)601运输顺槽带式输送机开启时，安装在卸载滚筒前方的粉尘浓度传感器实时检测卸载点粉尘浓度，当带式输送机空载或卸载点粉尘浓度不足40 mg/m时系统不动作。(2)当粉尘浓度传感器检测到卸载点粉尘浓度达到或超过40 mg/m时，信号处理模块及时将接收数据进行处理并上传至PLC控制器内，控制器接收数据信号后进行判断分析，并对联锁开关下达“开启”指令。(3)联锁开关接收指令后及时打开电控装置，电控装置打开后实现了对泡沫生成器内高压供水，生成器内泡沫生成材料在高压水源作用下产生高浓度泡沫，并通过高压风流作用将泡沫通过喷雾装置喷洒在卸载点，实现降尘作用。(4)当卸载点降尘后粉尘浓度低于40 mg/m时，粉尘传感器收集粉尘浓度数据后通过信号模块再次上传至PLC控制器内，控制器接收信号后进行分析处理，对联锁开关下发“关闭”指令，此时电控装置关闭，系统停止泡沫抑尘。187.工泡沫生产器电控装置旋转喷雾装置粉尘浓度传感器下水平输送机T188.江西煤炭科技2023年第3 期4自动泡沫抑尘系统应用效果4.1系统结构优点(1)自动化水平高。泡沫自动抑尘系统通过粉尘浓度传感器实时检测卸载点粉尘浓度，然后通过PLC控制器控制作用实现系统自动开启动作，全程无需人工干预，自动化水平高，降尘劳动作业强度低，而且系统根据粉尘浓度高低，实现间歇性降尘，起到节能降耗作用。(2)降尘效果好。泡沫抑尘时产生的泡沫体积大，主要利用泡沫包裹性对粉尘颗粒包裹、润湿作用,增加泡沫颗粒与粉尘颗粒碰撞概率，同时泡沫颗粒表面具有黏着剂，增加了对粉尘颗粒吸附强度,降尘效果好。(3)降解性能好。泡沫抑尘系统形成的泡沫颗粒进人煤流后能够及时被降解，不会形成积水，减少了煤流系统积水量，保证了洗选系统安全稳定运行。4.2实际应用效果分析2021年8 月12 日长春兴煤矿对6 0 1运输顺槽转载点安装了一套自动泡沫抑尘系统，截至2021年12 月19 日工作面回撤结束，通过4个月实际应用效果来看，该除尘系统取得了显著应用成效：(1)601运输顺槽转载点安装泡沫抑尘系统后，与传统喷雾洒水除尘系统相比，每班减少了1名操作工，同时该系统根据粉尘浓度大小采取间歇性降尘，大大减少了工作面静压水损失量。(2)601运输顺槽转载点采用泡沫抑尘后，实测转载点粉尘浓度控制在2 7 mg/m以下，大大降低了转载点粉尘浓度，减少了粉尘扩散现象,增加了转载点能见度。由于泡沫抑尘后能够及时被降解，减少了煤流中煤泥水现象，与传统喷雾洒水装置相比,因煤泥水导致带式输送机跑偏、打滑事故率降低了65%，保证了洗选系统正常运行。(上接18 5页)尘中位径越小。马兰煤矿采掘工作面粉尘浓度较高，均超过了煤矿安全规程规定的允许浓度，需要在工作面采用多种降尘措施治理粉尘。参考文献：1牛伟，蒋仲安，刘毅.综采工作面粉尘运动规律数值模拟及应用J.辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2010,29(3):357-360.2刘建.基于罗森一拉姆勒分布函数的粉尘分散度分析J.北京科技大学学报，2 0 10(9)：110 1-110 6.5结语长春兴煤矿对6 0 1运输顺槽在煤研运输过程中卸载点安装自动泡沫抑尘系统后，通过实际应用效果来看，相比水雾颗粒，泡沫颗粒体积大不仅增加了与粉尘颗粒碰撞概率，而且具有很强的吸附能力，能够快速对粉尘进行沉降作用，提高了采掘工作面防尘自动化水平以及降尘效果，取得了显著应用成效。参考文献：1黄明.煤矿防尘降尘的改进措施探究J.太原：能源与节能,2 0 2 1(6):2 0 8-2 0 9.2耿平.煤矿防尘降尘综合技术研究J.北京：当代化工研究,2 0 19(5):10 7-10 8.3陈立文.巷道掘进工作面综合防尘技术研究J.山东煤炭科技,2 0 17(7)：6 6-6 8.4张强.综掘工作面粉尘运移规律与防尘技术初探J.江西煤炭科技，2 0 2 1(2）：2 0 7-2 0 9.5张静.四台矿2 0 2 0 7 综掘工作面综合防尘技术应用研究J.山东煤炭科技,2 0 19(11)：10 7-10 9,115.6屈会军.综采工作面综合防尘技术应用分析J.江西煤炭科技,2 0 2 2(2）：156-158.7李瑞辉.可移动式通风除尘装置在采掘巷道中的应用.太原：机械管理开发.2 0 19（10）：2 12-2 13.8韩文杰.煤矿采掘工作面防尘措施实践应用J.太原：机械管理开发，2 0 2 2(1)：3 2 1-3 2 3.9杨宏飞.综采工作面综合防尘技术研究J.山西能源学院学报,2 0 2 1(5)：11-13.10马宇飞.综采工作面综合防尘技术研究J.石家庄：煤炭与化工,2 0 2 1(S1)：12 7-12 8.作者简介：潘少斐（1994一），男，山西左云人，2 0 15年毕业于临汾职业技术学院矿井通风与安全专业，大专学历，助理工程师，现就职于山西焦煤山煤国际长春兴煤业有限公司通风部，从事通风安全管理工作。收稿日期：2 0 2 2-0 8-2 93李德文，郭胜均.中国煤矿粉尘防治的现状及发展方向J.马鞍山：金属矿山,2 0 0 9（S1)：7 47-7 52.4谭聪，蒋仲安,王明，等.综放工作面多尘源粉尘扩散规律的相似实验J.北京：煤炭学报，2 0 15（1)：12 2-12 7.5王建民，赵波，郭宝哲.综放工作面粉尘防治技术研究与应用J.北京：煤炭科学技术,2 0 12,40(S1)：51-52.作者简介：齐力（198 9一），男，山西娄烦人，2 0 12 年毕业于阳泉职业技术学院矿井通风与安全专业，专科学历，助理工程师。收稿日期：2 0 2 2-0 8-2 9编辑：彭呈喜编辑：彭呈喜