1、綜放支架紅外自動噴霧及配套降塵設備研發(fā)項目實施方案晉煤集團趙莊 2 號井華北科技學院2011 年 2 月 25 日一、項目立項背景1、基本情況 煤塵是煤礦井下危害性最大的自然災害之一，工人長期吸入礦塵，輕 則患呼吸道炎癥，重則患塵肺病。我國煤礦每年因塵肺病死亡的人數遠遠 超過直接由井下生產性事故死亡的人數，且絕大多數礦井的煤塵爆炸危險 性都比較強，煤塵爆炸事故也時有發(fā)生。“三軟”煤層的綜合防塵措施問題尤為突出，具體表現在：采用煤體 注水防塵措施時，注水鉆孔易塌孔、夾鉆，排塵難度較大，使鉆孔深度很 難達到理想要求，且封孔困難，合理的注水壓力和注水時間仍很難確定； 割煤工序粉塵嚴重超標，在無噴霧狀

2、態(tài)下，最高能達到 1000mg/m3 以上； 運輸機道各轉載點產生大量粉塵，嚴重污染工作面進風流；綜采放頂煤工 作面放煤作業(yè)時，放煤口粉塵嚴重超標；炮掘工作面放炮很長時間后，浮 塵仍很難降低到標準濃度。現有淋水噴霧降塵中一方面沒有合適的添加劑 以提高降塵效果，另外現在噴頭存在霧化效果差等特點。2、目前存在的問題 測塵和聲控自動噴霧降塵裝置雖然對工作面工作場所起到了噴霧降塵 的作用，但是在噴霧過程中，人員通過噴霧點時不能暫停或延遲噴霧，給 工作人員的行動帶來不便，另外，聲控自動噴霧裝置在接到控制信號后灑 水，當粉塵濃度降到規(guī)定濃度以下時，該裝置不能自動停止灑水，降低了 裝置的利用效率。3、國內外

3、現有技術 自動噴霧降塵裝置，主要用于煤礦井下進回風大巷、采掘工作面進回 風巷道、車場、煤倉及其它需要定時噴霧降塵或定時灑水的作業(yè)場所，凈 化風流，改善工作環(huán)境，防止粉塵危害，保護工人身體健康。用于采掘工作面及回采工作面架間的自動噴霧裝置目前主要有以下兩 種類型：測塵自動噴霧降塵裝置，該裝置根據粉塵濃度控制灑水降塵，適用于 煤礦井下工作面、井底煤倉運輸大巷等工作場所。系統(tǒng)主要由煤礦粉塵傳 感器、隔爆兼本安多路電源、電磁閥、噴頭、水管等組成。當監(jiān)測場所粉 塵濃度達到或超過粉塵傳感器設定的報警值時，粉塵傳感器產生一個觸發(fā) 控制信號，通過傳輸電纜傳至隔爆兼本安多路電源，由隔爆兼本安多路電 源內的繼電器

4、打開電磁閥對工作場所進行灑水，降低工作場所的粉塵，當 粉塵傳感器恢復到正常工作狀態(tài)時，灑水停止。聲控自動噴霧降塵裝置該裝置利用聲音控制灑水降塵，適用于煤礦井 下炮采工作面。系統(tǒng)主要由聲控傳感器、控制器、電磁閥、噴頭、水管等 組成。當監(jiān)測到放炮等產生的強聲音經過聲控傳感器時，傳感器給出控制 信號，傳至控制器，控制器內的繼電器控制電磁閥，對工作場所進行灑水 降塵。采用架間噴霧是降低工作面煤塵的最直接有效的辦法。以往的架間噴 霧裝置多采用手動控制，開啟方法原始，操作具有隨意性。有些煤礦將控 制噴霧的片閥與液壓支架的某個油缸活塞動作聯(lián)動起來，通過油缸的位移 推動片閥動作打開噴霧水閥門。雖然不用人工去專

5、門操作，但實際工作中 操作不方便，閥門的開啟和停止不夠及時，而且耗水量大，降塵效果也不 理想。4、項目實施達到的目的(1) 研制出適合趙莊煤礦2號井放頂煤回采工作面架間噴霧降塵時自動 添加煤塵抑制劑的裝置。在進水管道中加裝一套自動加液混合裝置，使研發(fā)的煤塵抑制劑能方便的加到水中。(2) 研制出適合趙莊煤礦2號井放頂煤回采工作面架間自動噴霧降塵的 綜合紅外裝置。二、技術開發(fā)方案(1 )管道自動加液混合裝置管道自動加液混合裝置(圖1)具有在井下實時向噴霧管道中加入降塵 劑的功能。根據文丘里原理設計泵吸裝置，通過泵吸流量控制閥確定清水 與降塵劑的添加比例，只需水壓作為動力就能滿足自動加液混合的要求，

6、 不需要電力，不涉及防爆問題。移幼垃桿To閥 向 單no-AT1提手底盤3#圖1管道自動加液混合裝置示意圖#(2)紅外自動噴霧降塵裝置紅外線監(jiān)控架間噴霧系統(tǒng)主要由霧化噴嘴、紅外線探頭、控制器和電 磁閥及管路組成，見圖2。架前噴霧組和架后噴霧組都受同一個電磁閥控制, 設置旁路手動開關，一旦控制器出現故障，可以手動控制架間噴霧裝置繼 續(xù)工作。架前噴霧組管路上單獨設置手動開關，上行割煤，移架放煤在下 風側時可以關掉架前噴霧，以免采煤機司機受到噴淋。連接噴霧組和水源 的管路可以采用煤礦井下生產常用的膠管，通用性好，隨時可以更換和補 充。圖2紅外監(jiān)控自動噴霧系統(tǒng)示意圖當熱釋電紅外線傳感器探測到人體釋放的

7、紅外線信號并傳遞給控制器 后，控制器就驅動電磁閥打開噴霧水源，噴霧裝置開始噴出水霧滅塵。這 樣，控制架間噴霧系統(tǒng)工作的開關就是操作人員的位置，見圖3。紅外線探測頭安裝在支架頂梁下面，探測方向對照支架后立柱中間位置，因為支架 的所有操作手把都在兩個后立柱的中間位置處，當支架工去操作手把移動 支架或放煤時，支架工的手必然處在紅外線探頭的探測范圍內，因而噴霧 系統(tǒng)開始工作。當移架工操作完畢離開后，紅外線源消失，控制器控制電 磁閥關閉水源，噴霧裝置即刻停止工作。圖3 架間紅外自動噴霧系統(tǒng)示意為了徹底簡化系統(tǒng)，每個支架僅設置一套監(jiān)測控制裝置，由一個電磁 閥控制架前和架后的噴霧裝置，噴霧系統(tǒng)工作時前后噴霧

8、裝置同時工作。 架前噴霧的噴嘴安裝在前立柱前面的前探梁下面的下風側，因為移架時粉 塵的產生部位主要是處在工作面主風流通道中的支架前半部的架間位置， 產生的粉塵在風流作用下極易向下風側空間擴散。另外，支架工操作時處 在前立柱的后面，不會被噴出的水霧打濕衣服。移架時架后噴霧同時開啟, 可以對支架移動時架后頂煤跨落產生的粉塵進行沉降。架前噴霧不僅在支 架移動時起到降塵作用，同時在主風流通道中形成霧幕，對采煤機組割煤 時產生的、沒有被機組內外噴霧沉降的、隨著空氣流動飄散出來的粉塵起 到沉降作用。當放煤工操作支架放煤時，放煤工必須站在支架的兩個后立柱中間來 操作控制手把，這時放煤工的手處在紅外線探頭的探

9、測范圍以內，紅外線 探頭探測到人體的紅外線信號后，由控制器驅動電磁閥打開噴霧水源，架 前和架后噴霧裝置開始噴霧降塵。當放煤結束，放煤工離開該支架，控制 裝置驅動電磁閥關閉，切斷水源，噴霧停止。放煤時架前噴霧裝置也進行 噴霧，可以在主風流通道中形成霧幕，阻擋和沉降主風流通道中的粉塵。 如果處在上風側，架前噴霧形成的霧幕可以對進入工作面的空氣起到凈化的作用。此外，還能對工作面作業(yè)空間起到增濕作用，有利于粉塵顆粒相 互凝結增重，自行降落下來，達到降塵的目的。3、煤塵抑制劑依據化學作用機理不同，化學抑塵劑一般可分為濕潤劑、黏結劑和吸 濕劑三類，抑塵機理主要包括潤濕、固結、凝餅三種作用。本項目產品是 一

10、種潤濕型化學抑塵劑，其研發(fā)的依據是化學藥劑改善水潤濕粉塵原理。濕潤型化學抑塵劑由一種或多種表面活性劑組成，是由親水基和疏水 基組成的化合物。潤濕劑溶于水時，其分子完全被水分子包圍，親水基一 端被水分子吸引，疏水基一端則被排斥伸向空中，這樣潤濕劑物質的分子 系在水溶液表面形成緊密的定向排列層 （界面吸附層 ），使水的表面分子與空 氣接觸狀態(tài)發(fā)生變化，接觸面積大大縮小，導致水的表面張力降低，同時 朝向空氣的疏水基與粉塵之間有吸附作用，而把塵粒帶入水中，使得粉塵 得到充分潤濕。本產品獲得2010年北京海淀區(qū)創(chuàng)新資金（編號 CX2010-19）和2011年 科技部科技型中小企業(yè)技術創(chuàng)新基金資助（編號1

11、1c26221100182）。項目預計完成時間 2011 年 12 月。三、項目的經費預算總經費概算： 125 萬元（1）提供煤塵抑制劑3000kg（稀釋加液比例千分之一），單價30元/kg, 計 9 萬元。（ 2）研制管道自動加液混合裝置 1 套， 6萬元/套，計 6 萬元。（ 3）研制架間紅外自動噴霧裝置 120套（含霧化噴嘴、紅外線探頭、控制器和電磁閥），0.7萬元/套，計84萬元（4）現場安裝、技術指導、差旅費等 8萬元。（5）項目報告編制、驗收等費用 5萬元。（6）稅費及管理費15項合計12%,為13萬元。四、項目實施的組織形式（1） 2011年1月至3月前期工作準備，合作協(xié)議確定（

12、是否能確定根據礦上具體情況而定）；（2）2011年4月至5月 管道加液裝置研制。（3）2011年6月至7月 紅外自動噴霧裝置研制。（4） 2011年8月現場安裝調試。（5） 2011年9月反饋信息后改進。（6）2011年10月 報告編寫，準備驗收。華北科技學院主要參加人員:姓名專業(yè)學歷職稱備注凌標燦煤礦地質博士教授一級安全評價師梁育龍礦山機電本科高工二級安全評價師馬尚權安全工程博士教授一級安全評價師孫志海機電一體化碩士副教授一級安全評價師梁為機械制造博士教授常慶雪礦山機電本科工程師附件： 1、合作單位基本情況2、單位資質及相關證明材料（營業(yè)執(zhí)照、法人證書、委托代理書、組織機構代碼、稅務登記證等

13、）8名H營理易制El宗旨和稱法定代衷人經費來源開辦資金舉辦單位國柬事業(yè)肘政補助.上緘補助，爭業(yè)、經¥弭左5丄萬兀用、J 有放期白2&094月昭日i 201（1+3 11 豐手乍些報告的時間為豊朱：:.q F1 2 El"jT1 呂口 y-八二1黑幣盅liikrtaB餵詔駆訶闘討rii-'J.m鼾迄黑 HDMM贓丁 4】號廚聖浸冬勢為監(jiān)督管理恵局登記管理機關.7,年度摳咅核把EWGBGanBBUMHMBU 麗中華人民共和國 事業(yè)單位法人證書 （劃木）華北科技學院I中國煤礦安全枝乳 培訓+心）圧林高辛芋府人才冷Eil+H£之化燦.左±工 相，

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