华亭煤矿矿井综合防尘系统实施方案重庆院.docx

华亭煤矿
矿井综合防尘系统改造实施方案

华亭煤电股份公司华亭煤矿
二0一一年九月

目 录
1 前言 1
2 方案编制原则与依据 2
2.1 设计原则 2
2.2 设计依据 2
3 综放工作面综合防尘方案 2
3.1 工作面产尘基本情况 2
3.2 综采工作面防尘的相关规定 3
3.3 综放工作面降尘设计 4
3.3.1 高压泵站 5
3.3.2 采煤机二次负压引射降尘系统 6
3.3.3 采煤机尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统 7
3.3.4 液压支架自动高压喷雾降尘系统 12
3.3.5 粉尘浓度超限自动喷雾降尘系统 14
4 综掘工作面综合防尘技术方案 16
4.1 工作面产尘基本情况 16
4.2 综掘工作面防尘的相关规定 16
4.3 综掘工作面降尘设计 17
4.3.1 掘进机高压外喷雾降尘系统 17
4.3.2 综掘面湿式除尘器除尘系统 19
4.3.3 掘进巷道粉尘浓度超限自动喷雾降尘系统 21
5 炮掘工作面高压喷雾技术及设备 21
6 其它作业场所防尘方案 23
6.1 皮带运输系统降尘 23
6.2 辅运大巷降尘 24
6.3 回风大巷降尘 26
7 实施计划 26
8 环境保护 27
9 安全条款 28

1 前言
华亭煤矿采、掘工作面机械化程度很高，大功率采、掘设备的应用，使得工作面产尘强度非常大，作业环境粉尘污染严重。尽管采、掘工作面采取了一些喷雾降尘措施，但综采工作面和综掘工作面粉尘浓度依然超标。煤尘爆炸性指数达39.74%，具有较强的爆炸危险性。工作面的高浓度粉尘不但严重危害工人身体健康，降低劳动效率，而且煤尘一旦参与爆炸，则会对矿井导致致命性的破坏，威胁矿井的安全生产。
华亭煤矿领导高度重视职工的职业健康，为加强煤矿职业危害防治工作基础建设，改善矿工的工作环境，全面提高华亭煤矿职工健康水平。甘肃华亭煤业集团公司华亭煤矿与中煤科工集团重庆研究院合作，决定对全矿防尘设施进行自动化改造，并探索采用最新防尘技术和防尘工艺，有效地提高各产尘点的降尘效率，全面降低矿井的粉尘污染程度，改善该矿井下作业场所的劳动卫生条件和提高矿井的安全生产水平，全面提升华亭煤矿的综合防尘水平，治订本防尘方案。本方案在制订过程中，坚持“预防为主、防治结合、综合治理”的原则，遵循了“源头治理、科学防治、严格管理、依法监督”的煤矿职业危害防治工作基本要求。
根据华亭煤矿250103综放工作面情况，生产作业时，采煤机割煤、液压支架移架和放顶煤产尘是主要尘源，本方案拟采用采煤机二次负压引射降尘技术、采煤机尘源跟踪自动高压喷雾降尘技术对采煤机割煤产尘进行治理，采用液压支架自动高压喷雾降尘技术对移架和放煤产尘进行治理，采用粉尘浓度超限自动喷雾降尘技术实现粉尘浓度的在线监测和自动风流净化。
根据综掘面的实际情况知道，掘进机截割煤体产尘是综掘工作面的主要尘源，本方案拟采用掘进机高压外喷雾降尘技术对炮头掘进时产尘进行降尘，对外逸的粉尘通过除尘净化技术进行处理，采用粉尘浓度超限自动喷雾降尘技术实现粉尘浓度的在线监测和自动风流净化。
炮掘工作面使用高压喷雾降尘技术，对放炮过后弥漫的粉尘进行治理。
在转载点采用矿用触控技术对粉尘进行治理；在辅运大巷使用定时光控技术对大巷的风流进行定时净化；在回风大巷粉尘浓度超限自动喷雾降尘技术实现粉尘浓度的在线监测，当风流中粉尘浓度大于标准值时，自动打开喷雾进行降尘，当风流中粉尘浓度值小于标准值时，自动关闭喷雾。
2 方案编制原则与依据
2.1 设计原则
(1)防尘设备自动运行，降低工人工作量；
(2)采用新技术、新工艺，提高煤尘降尘效率；
(3)操作简单、维护方便。
2.2 设计依据
本方案依据下列标准、规范及规程编制：
(1) AQ1020-2006《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》
(2) AQ1021-2006《煤矿采掘工作面高压喷雾降尘技术规范》
(3) 《煤矿安全规程》2011版
(4) 《煤矿作业场所职业危害防治规定》
(5) 《煤矿安全生产基本条件规定》
(6) MT/T5016-96《矿井通风安全装备标准》
(7) AQ1501《煤矿职业安全卫生个体防护用品配备标准》
(8) 华亭煤矿相关作业规程
3 综放工作面综合防尘方案
3.1 工作面产尘基本情况
目前华亭煤矿有1个采煤工作面，工作面走向长度2400m、宽度212m，配有124架液压支架。采用综放工艺，采放比为1：3，产尘量较大，通风量在1500m3/min左右，采高3m。目前只采取了支架的手动喷雾，和采煤机上的随机喷雾降尘措施，但使用喷雾用水使用的是静压水，压力太低，除尘降尘效果不佳，工作面采煤时粉尘浓度较高。
综放工作面尘源有输送机转载、破碎机破煤、机组割煤、放煤、移架等。在工作面产生的粉尘主要由以下三个方面组成：①机组割煤是综放面最大的产尘点，且持续时间长，占整个综放面粉尘的60%左右。在割顶煤时，支架工把位于滚筒前方的支架前探梁掩护板收回，在收回的过程中，大量的顶煤垮落而产生大量的粉尘；当掩护板收回后，前滚筒升高，升入前探梁上方进行割煤，产生大量的粉尘；由于煤体节理发育，采煤机前进过程中挤压前方煤体而导致其跨落，跨落煤炭进入溜槽与溜槽中的煤碰撞而产生大量粉尘，持续时间较短，但其粉尘浓度远大于其他地方；②移架产尘，在移架过程中反复升降支架，支架上方的煤体已破碎，在移动支架的过程中沿支架之间的缝隙下落，该部分粉尘粒径大的粉尘较多；③放煤产生的煤尘，在进风流的作用下，沿着放煤溜槽进入回风流。采煤机割煤时产尘及含尘气流运动方向如图1所示。
250103工作面设计采放比为1:3，放煤时间长，所以在降尘时间范围内工作面所产生粉尘为放煤产尘、刮板输送机产尘和转载点及破碎机产尘。对250103工作面而言，其产尘特点为采煤机割煤产尘浓度高和放煤产尘时间长。
图1 采煤机割煤时产尘及含尘气流运动方向示意图3.2 综采工作面防尘的相关规定
《煤矿安全规程（2011版）》第六十九条第四项规定“采煤机必须安装内、外喷雾装置。截煤时必须喷雾降尘，内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于1.5MPa，喷雾流量应与机型相匹配。如果内喷雾装置不能正常喷雾，外喷雾压力不得小于4MPa。无水或喷雾装置损坏时必须停机。”
第一百零一条规定“综合机械化采煤工作面，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后，其最大风速可高于表2的规定值（采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷最高风速4m/s），但不得超过5m/s。”
第一百五十四条第二项规定“采煤工作面应采取煤层注水防尘措施”。
第四项规定“液压支架和放顶煤采煤工作面的放煤口，必须安装喷雾装置，降柱、移架或放煤时同步喷雾。破碎机必须安装防尘罩和喷雾装置或除尘器。”
第五项规定“采煤工作面回风巷应安设风流净化水幕。”
第六项规定“井下输送机转载点和卸载点，都必须安设喷雾装置或除尘器，作业时进行喷雾降尘或用除尘器除尘”。
《煤矿作业场所职业危害防治规定（试行）》第四十三条规定“采煤机必须安装内、外喷雾装置，内喷雾压力不得低于2MPa，外喷雾压力不得低于4MPa，如果内喷雾装置不能正常使用，外喷雾压力不得低于8MPa。无水或喷雾装置不能正常使用时，必须停机；液压支架必须安装自动喷雾降尘装置，实现降柱、移架同步喷雾。”
第四十四条规定“采掘工作面回风巷应安设至少2道自动控制风流净化水幕。”
第四十八条规定“转载及运输防尘。转载点落差应小于0.5m，若超过0.5m，必须安装溜槽或导向板。各转载点应实施喷雾降尘（喷雾压力应大于0.7MPa）或采用密闭尘源除尘器抽尘净化措施。在装煤点下风侧20m 内，必须设置一道风流净化水幕。运输巷道内应设置自动控制风流净化水幕”。
AQ1020《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》中3.1条规定“采煤工作面应采取粉尘综合治理措施，落煤时产尘点下风侧10m～15m处总粉尘降尘效率应大于或等于85%；支护时产尘点下风侧10m～15m处总粉尘降尘效率应大于或等于75%；回风巷距工作面10m～15m处的总粉尘降尘效率应大于或等于75%。”
3.3 综放工作面降尘设计
为解决250103工作面的粉尘问题，本方案采用采煤机二次负压引射降尘技术、采煤机尘源跟踪自动高压喷雾降尘技术对采煤机割煤产尘进行治理，采用液压支架自动高压喷雾降尘技术对移架和放煤产尘进行治理，采用粉尘浓度超限自动喷雾降尘技术实现粉尘浓度的在线监测和自动风流净化。采用一套高压泵站同时为采煤机二次负压引射降尘系统、采煤机尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统、液压支架自动高压喷雾降尘提供高压水，以达到减小投资、简化管理的目的。系统总体布置见图2.
3.3.1 高压泵站
综放工作面高效降尘技术集成系统由采煤机高压引射降尘系统、采煤机尘源智能跟踪高压喷雾降尘系统以及液压支架自动高压喷雾降尘系统组成，该系统采用一套共用高压泵站，使集成系统布置更加简单、方便。考虑采煤机尘源智能跟踪系统、采煤机高压引射降尘系统和液压支架自动高压喷雾降尘系统的用水量，高压泵站选用BPW-315/16型高压喷雾泵，水箱选用GPS-1100型自动控制水箱，泵站及水箱的主要技术参数见表1，高压泵站主要设备见表2。
表1 高压泵站的主要技术参数

水箱具有高低水位自动保护功能：当水位超出最高水位时自动断开进水，低于最低水位时自动打开进水；缺水时自动切断高压喷雾泵的电源，从而保证系统的长期稳定运行。
表2 高压泵站配置表

1
喷雾泵
BPW-315/16
2
台

2
自动控制水箱
GPS-1100
1
台

3
高压水质过滤器
GCQ-12
1
个

4
高压管路
Φ32
1
套
200m
5
高压管路配件

1
套

3.3.2 采煤机二次负压引射降尘系统
采煤机二次负压引射降尘高压水经高压管路进入引射器高压喷嘴，利ZCP-2F型负压喷雾引射降尘系统，安装6个高压流量高效降尘喷嘴，图3是采煤机高压引射降尘系统示意图。

图3采煤机高压喷雾引射降尘系统示意图
高压泵站安设在工作面顺槽的平板车上，经布置在工作面电缆槽中的高压胶管将高压水流输送到安装在采煤机的负压引射降尘器。负压引射降尘器安装在采煤机上前、后摇臂附近，以不影响采煤机的正常工作、能有效防止采煤机落煤、落矸的破坏以及能有效防尘为前提。
系统选用ZCP-2F型负压引射降尘器，其主要技术参数见表3，系统的基本配置见表4。
表3 ZCP-2F 二次负压降尘器主要技术参数
序号
参数名称
单位
参数
备注
1
工作压力
MPa
10～12

2
喷雾流量
L/min
20～25

3
雾化粒径
μm
<100

表4 采煤机高压外喷雾引射降尘系统配置表

1
采煤机二次负压降尘器
ZCP-2F
2
台

2
高压水质过滤器
GCQ-3
2
台

3
高压管路

1
套

4
管路配件

1
套

3.3.3 采煤机尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统
采煤机前、后滚筒割煤产尘是采煤机割煤过程中最主要的产尘点之一。采煤机是移动的，支架是固定的，如果使支架上的喷雾水随时能定点喷射到前、后滚筒上或滚筒附近，则对降低割煤产尘量具有重要的作用。根据这一需要，本方案选择了KHCG1(84)型。
该系统应用于采煤工作面采煤机降尘时，采煤机上安装1个公用的红外发射器，每个支架的前立柱处安装1个红外接收器，当采煤机运行至某一位置时，该位置对应的接收器接收到信号后，其配接的控制箱负责将该接收器的位置信息，以广播通讯方式发送给所有联机的控制箱，按统一设定的程序和参数，由这些控制箱自行判断是否打开其所带的电磁阀，如需打开，则打开电磁阀（可同时打开1～10道），执行喷雾降尘及延时功能，从而真正实现了对采煤机前、后滚筒及下风流的定点跟踪喷雾。当采煤机经过设置在支架上的光控传感器接收头时，接收到设置在煤机上的传感器发射头产生的信号，送至控制箱推动电磁阀启动，使安装在支架顶梁或前探梁处喷雾系统按预设时间喷雾降尘，实现对采煤机滚筒及采煤机下风1～2组支架自动喷雾降尘，减小粉尘产生量并消除煤机下风流粉尘污染。图4是采煤机尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统组成示意图。

图4 采煤机尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统组成示意图
尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统安装布置方式：采煤机尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统电缆连接及设备在支架上的安装布置如图5、图6所示。

图5 采煤机尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统在支架上安装布置示意图
发射器及发射器电源箱安装在采煤机中部靠人行道一侧，必须有防砸和防水淋的保护罩，由现场加工制作。电源箱从采煤机上取36/127/220V电源。在整个工作面124支架上，安装40台控制箱和1台系统控制主机，1台控制箱控制连续3架支架，主机和控制箱用Φ3～5mm的镀锌低碳钢丝吊挂在支架后部顶梁上。从工作面进风巷设备列车电控设备处接出127V电源，通过电缆接入主机。主机喇叭嘴提供了3种规格电缆的密封圈，外径为Φ18、Φ19、Φ23的电缆均可接入主机，推荐电缆型号为：MY3×4、MY3×6、MY3×10煤矿用移动橡套软电缆（煤电钻用）。为保证系统对采煤机位置的精确定位和自动跟踪喷雾，每架支架均需安装接收器和电磁阀、喷雾架。接收器安装固定在支架前立柱上，喷雾架安装在支架前梁的两个耳板上。电磁阀可视情况放置在支架后部固定或吊挂在后部顶梁上。
为确保喷雾降尘效果，在所有支架上需均匀布置喷嘴。每个支架安装2个高压低流量喷嘴，由1个高压电磁阀控制喷嘴开启或关闭。为方便现场调试时，能够调整喷嘴水雾的喷射方向到最佳，提高喷雾降尘效果，喷雾架设计上考虑这一点，每个喷嘴都可以在垂直风向的平面调整水雾喷射方向。尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统的主要技术参数见表5，尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统组成见表6。
表5 尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统的主要技术参数
序号
参数名称
参数
备注
1
采煤机
定位误差
小于0.5m
根据试验面支架宽度及接收器/发射器的接收/发射角度可以确定
2
系统容量
40
按工作面120架支架考虑，一个控制箱控制连续3架支架
3
上、下风侧滚筒喷雾数量
上风侧喷雾数量确定为6个
上、下喷雾覆盖的长度范围均为4.5m
4
下风侧喷雾数量为6个
5
上、下侧喷雾的间隔距离
上侧喷雾间隔数分别为3
根据发射器在采煤机上的安装位置及采煤机的外形尺寸，间隔距离7.5m。
6
下侧喷雾间隔数分别为1
7
喷雾延时时间
6s
根据采煤机行走的速度设定，设定范围（1～999）s
8
喷雾压力
≥8MPa

9
喷雾流量
每个喷嘴喷雾流量≤7L/min
84 L/min
10
喷雾有效射程
≥3m

11
喷雾方向：
滚筒及滚筒运行区域
可在垂直风流的平面上任整意调
表6 采煤机尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统组成表

1
控制箱
KXJP1-220CG
40
台
含电缆、高压胶管等
2
接收器
JHH8(A)
120
台

3
接收器安装架
非标
120
个

4
高压电磁阀
DF20/10
120
个

5
高压喷雾架
非标
120
个

6
支过滤器
GCQ-3
120
个

7
管路配件

120
套

系统共用装置
1
主控制箱
KXJP1-220CG
1
台
含电缆、堵头　
2
电源箱
DXJP-220(A)
1
台

3
发射器
FHH9(A)
2
台

4
遥控发送器
FYF2
2
个

5
主过滤器
GCQ-12
2
个

图6 采煤尘源跟踪自动高压喷雾降尘系统水、电连接示意图

3.3.4 液压支架自动高压喷雾降尘系统
液压支架在降架、移架和放煤时均会产生大量的粉尘，如何使液压支架在降架、移架和放煤的同时自动对其产尘点进行喷雾降尘成为解决液压支架粉尘污染的技术关键。针对华亭矿液压支架的现状，本方案选择FYP-10-2型液压支架自动喷雾控制阀以实现对液压支架降架、移架和放煤时的自动高压喷雾降尘，喷嘴采用高压低流量高效降尘喷嘴。图7是该控制阀结构示意图。

图7 FYP-10-2型液压支架自动高压喷雾控制阀结构示意图
其工作原理是：控制阀一路油路分别与支架的降柱油路和升柱油路相联通，在降柱压力作用于控制阀时打开喷雾水路，在升柱压力作用于控制阀时关闭喷雾水路，以实现支架移架推溜时的自动喷雾降尘；另一路油路分别与支架的放煤油路和停放煤油路相联通，在放煤时油路压力作用于控制阀时打开喷雾水路，在停放煤油路压力作用于控制阀时关闭喷雾水路，以实现放煤时的自动喷雾降尘。
液压支架自动高压喷雾降尘系统主要由液压支架自动喷雾控制阀、过滤器、高压胶管、高压喷嘴等组成。液压支架自动高压喷雾降尘系统的移架喷雾架安装在前探梁上，喷嘴朝向煤壁方向，放煤喷雾架安装在掩护梁下方，喷嘴朝向放煤口方向，控制阀用螺栓固定在液压支架上，安装示意图如图8所示。为了实现移架及放煤的自动喷雾降尘，分别将液压支架的降柱油路、升柱油路和放煤、停放煤油路与控制阀上的降柱进油孔、升柱进油孔和放煤、停放煤进油孔相连；并连接好各水路系统，即可实现控制阀控制移架及放煤时的自动喷雾降尘。喷雾架及在支架上的安装位置如图9所示，其主要技术参数见表7，系统的基本配置见表8。
图8 液压支架自动高压喷雾降尘系统组成示意图

表7 FYP-10-2型液压支架喷雾控制阀主要技术参数
序号
参数名称
单位
参数
备注
1
喷雾压力
MPa
1.0～10.0

2
最大喷雾流量
L/min
>30

3
反应灵敏度
s
0.25

4
工作液额定压力
MPa
32

5
质量
Kg
5

表8 液压支架自动高压喷雾降尘控制系统配置表

1
液压支架自动喷雾控制阀
FYP-10-2
120
套
不含高压管件
2
专用喷嘴
SD304
500
个
备用2个
3
高压精密水质过滤器
GCQ-7
1
台

3.3.5 粉尘浓度超限自动喷雾降尘系统
针对综采面回风巷的粉尘问题，采用ZP-63S型粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置予以解决，当某尘源点的粉尘浓度超过设定的喷雾浓度时，通过传感器监测后将信号传给喷雾控制系统，使装置开始喷雾降尘，当粉尘浓度小于设定的喷雾浓度时，装置停止喷雾，喷雾期间，如果有人员经过，延时喷雾。装置与矿井安全监测系统联网使用，实时在线监测。该装置由KXJ-127S型粉尘浓度超限自动喷雾控制箱（以下简称控制箱）、GCG500型粉尘浓度传感器，ZP-8R型热释光控传感器、DF20K/7型隔爆电磁阀（以下简称电磁阀）四部分组成，图10为装置连接示意图。

图10 装置连接示意图
ZP-63S型粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置的主要技术参数如下：
（1）额定电压：36V.AC或127V.AC或220V.AC；
（2）超限值范围：装置可在10mg/m3～490mg/m3范围内任意设定超限值；
（3）喷雾延时时间误差：±5s；
（4）热释光控传感器控制距离：≤9m；
（5）传输距离：控制箱到粉尘浓度传感器最大距离为1000m，控制箱到光控传感器最大距离为500m，控制箱到监控分站最大距离为1000m；
（6）喷雾水压力：0.2MPa～7.0MPa。
粉尘浓度超限自动喷雾安装在辅助运输顺槽巷道离工作面100m处，将控制箱安装在喷雾装置上风侧1m左右的巷道里或悬挂在巷道帮上，将粉尘浓度传感器悬挂在离控制箱2m左右的巷道顶上，离顶板0.3～0.5m，热释光控传感器分别安装在喷雾装置上、下风侧5～6m的巷道帮上，并与巷道壁成30°角，与巷道底板水平，距巷道底板1.3m～1.5m，喷雾装置安装在巷道顶部。图11为装置水路连接示意图，图12为装置现场安装示意图。

图11 水路连接示意图

图12 安装布置示意图
4 综掘工作面综合防尘技术方案
4.1 工作面产尘基本情况
目前，该矿有2个综合机械化掘进工作面，供风量均为260m3/min。巷道断面达14~17m2，属于近水平沿煤层掘进。综掘工作面的粉尘来源一般按作业工序划分，主要有炮头截割产尘和装运产尘两大类，其中，截割产尘占整个工作面产尘量的80％～95％以上。
4.2 综掘工作面防尘的相关规定
《煤矿安全规程（2011版）》第十七条规定“掘进井巷和硐室时，必须采取湿式钻眼、冲洗井壁巷帮、水炮泥、爆破喷雾、装岩（煤）洒水和净化风流等综合防尘措施。”
第七十一条第五项规定“掘进机作业时，应使用内、外喷雾装置，内喷雾装置的使用水压不得小于3MPa，外喷雾装置的使用水压不得小于1.5MPa；如果内喷雾装置的使用水压小于3MPa或无内喷雾装置，则必须使用外喷雾装置和除尘器。”
《煤矿作业场所职业危害防治规定》中第四十三条规定“掘进机掘进作业时，应使用内、外喷雾装置和除尘器构成的综合防尘系统，并对掘进头含尘气流进行有效控制。”
AQ1020《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》中3.2条规定“掘进工作面应采取粉尘综合治理措施，高瓦斯、突出矿井的掘进机司机工作地点和机组后回风侧总粉尘降尘效率应大于或等于85%，呼吸性粉尘降尘效率应大于或等于70%；其他矿井的掘进机司机工作地点和机组后回风侧总粉尘降尘效率应大于或等于90%，呼吸性粉尘降尘效率应大于或等于75%。”
4.3 综掘工作面降尘设计
针对综掘工作面的产尘特点，综掘工作面粉尘防治的重点应该主要针对掘进机截割工序的产尘进行防治。综掘工作面具有产尘浓度较高，尘源点移动，弥漫整个作业场所等特点，采用单一的防尘措施很难有效解决，必须采用综合防尘措施。拟采用掘进机高压外喷雾降尘技术对炮头掘进时产尘进行降尘，对外逸的粉尘运用除尘净化技术进行处理，采用粉尘浓度超限自动喷雾降尘技术实现粉尘浓度的在线监测和自动风流净化。
4.3.1 掘进机高压外喷雾降尘系统
根据该矿综掘工作面的基本情况，本设计方案选择采用由喷雾泵、水箱、高压胶管和喷雾装置组成高压外喷雾降尘系统。该技术就是利用喷雾泵将水压增到10MPa左右，利用安装在掘进机截割臂或除尘器吸尘罩上的高压喷雾器喷出高压水幕覆盖截割头及其周围，降低截割头附近的粉尘。高压喷雾泵站固定安装在掘进巷道一侧，通过Φ25高压管路与高压喷雾器相连，也可以固定安装在掘进机机尾架后，其系统布置如图13所示

图13 掘进机高压外喷雾降尘系统示意图
（1）高压喷雾器及喷嘴的选型
高压喷雾要求雾粒细、速度高、射程远、水量较小、覆盖面积大、降尘效率高。根据该矿综掘工作面的实际情况，要求水量不能太大，喷雾器选用ZCP-2F型高压喷雾降尘器，选用高压低流量高效降尘喷嘴。为了使喷雾水雾能有效包围掘进头布置喷嘴的数量为2～3个。
（2）高压泵选型
根据喷雾流量的需要和现场的安装配套与移动方便，同时各方面技术特征又能满足现场要求，本方案选择体积和重量都比较小的BPW31.5/16型矿用喷雾泵。
（3）水箱选型
水箱选用GPS-780型自动控制水箱，其有效容积为780L，水箱有高低水位自动保护功能：当水位超出最高水位时自动断开进水，低于最低水位时自动打开进水；缺水时自动切断高压喷雾泵的电源，从而保证系统的长期稳定运行。
（4）主要技术参数
喷雾压力：≥8MPa；
喷雾流量：10～15L/min；
雾化粒径：≤100μm；
（5）主要设备
掘进工作面高压喷雾降尘系统配置见表9
表9 掘进工作面高压喷雾降尘系统配置表
序号
名 称
规格型号
数量
单位
备注
1
喷雾泵
BPW31.5/16
2
台

2
自动控制水箱
GPS-780
1
台

3
高压喷雾器
ZCP-2F
1
台

4
水质过滤器
GCQ-7
1
台

5
水质过滤器
GCQ-3
1
台

6
高压管路

1
套

7
高压管路配件

1
套

4.3.2 综掘面湿式除尘器除尘系统
除尘器系统组成：由KCS-250除尘器、承载滑车、风筒弯道、负压骨架风筒、吸尘罩、防爆控制开关、电缆、进水管、排污管、链条及铁丝等附件。
除尘器安装方法：转载机后滑道加长12m；设计制作承载滑车，架设在桥式转载机滑道上，承载滑车与桥式转载机用牵引杆连接；除尘器布置在承载滑车上，用螺栓将除尘器地脚和承载滑车连接；负压风筒(Φ600mm)连接除尘器进口，沿桥式转载机右侧面吊挂，一直布置到掘进机转盘；风筒前端连接吸尘罩，吸尘罩由Φ600mm接口分出2个Φ300mm接口，Φ300mm接口连接负压骨架风筒分别布置在摇臂两侧，距离迎头3m。连接电源，线缆留出移动富余量；连接巷道静压水，管路留出移动富余量；连接排污管，出水端放入巷道排污沟。安装方法如图14所示。

图14 除尘器跨皮带安装图
除尘器运行参数：运行时，使负压风筒吸风口距工作面始终保持在2m～3m，为防止重叠段及工作面出现瓦斯超限或瓦斯积聚现象，重叠段长度要求大于等于8.4m，并应安设瓦斯浓度传感器，对瓦斯浓度变化情况进行实时监控，若出现瓦斯报警，应立即停止除尘器，待掘进巷道瓦斯浓度都达到规程规定的浓度以下后，再开启除尘器，使通风除尘系统正常工作。
主要结构：除尘器主要由过滤除尘段、配套风机段、和旋流导流体等组成，如图15所示。
工作原理：
除尘器配套风机采用铜质叶片，避免产生机械摩擦火花；采用电动机内置结构，使电动机置于新鲜风流中，保证电动机的安全运行。工作原理：含尘气流在配套风机的引导下进入除尘器，首先在过滤除尘段的水雾作用下，使其中的粉尘颗粒湿润，在经过过滤网时较大颗粒的粉尘被阻挡下来，湿润的含尘气流接着进入旋流脱水段，在高速旋转离心力作用下使粉尘和空气分离，粉尘与水所形成的泥浆流入污水箱排出，净化后的干净空气排至巷道中。

图15 除尘器结构示意图
1-进水接口 2-喷嘴 3-过滤除尘段 4-过滤网 5-配套风机 6-旋流脱水段 7-污水箱
除尘器主要技术参数：
处理风量：180～250m3/min；
工作阻力：≤1500Pa；
总粉尘除尘效率：≥99%；
呼吸性粉尘除尘效率：≥90%；
耗水量：＜20L/min；
脱水效率：≥95%；
工作噪声：≤85dB（A）。

序号
名 称
规格型号
数量
单位
备注
1
除尘器
KCS-250
1
台

2
可伸缩风筒

1
段
10m
3
吸尘罩

1
个
根据现场实际加工　
4
负压抽尘风筒

1
套
根据现场实际加工
5
除尘器移动小车

1
台
根据现场实际加工　
6

4.3.3 掘进巷道粉尘浓度超限自动喷雾降尘系统
为了防止掘进巷道中产生的粉尘随着回风扩散到矿井的其他作业点造成二次污染，决定在距掘进面迎头100m处安设一道粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置。当巷道内的粉尘浓度超过设定限值时，系统将对该位置的风流进行喷雾降尘，粉尘浓度低于设定限值时，喷雾自动关闭。这样既可保障粉尘的扩散污染，又可有效降低巷道内的水分含量，改善作业环境并保证煤质的含水量。也可以通过将粉尘浓度传感器与煤矿安全监测系统联网使用，在监控主机上显示传感器所在位置的粉尘浓度，实现粉尘浓度实时在线监测。
其系统组成和安装方法与综采面回风巷粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置相同。
5 炮掘工作面高压喷雾技术及设备
炮掘工作面采用高压喷雾降尘技术，是在放炮前利用高压喷雾泵产生8～12MPa高压水，并通过高压水管将此高压水输送到固定在掘进面迎头附近的高压喷嘴，由此形成高密度（108～109粒/cm3）、高速（初速度180m/s）的细微水雾粒（雾粒平均直径小于100μm)，并将巷道封闭6～9米。放炮时产生的粉尘和炮烟在经过水雾巷道封闭区时，与水雾粒相互碰撞而凝结并而加速沉降，从而达到高效降低放炮时的粉尘和炮烟，其系统布置如图16所示。

图16 炮掘工作面高压喷雾降尘安装系统示意图
技术特点：
（1）降尘消烟效果好，放炮后5分钟工作面的粉尘降到10mg/m3以下，并基本消除炮烟的异味；
（2）耗水量小，耗水量是一般常规喷雾的1/3；
（3）水雾封闭巷道长，水雾可封闭巷道全断面9米以上。
主要技术指标：
（1）喷雾压力8～12MPa；
（2）雾化粒径≤100μm；
（3）水雾封闭巷道长度≥9m；
（4）水雾粒运动速度：20～30m/s；
（5）水雾粒密度：108～109颗/m3。.
系统组成：
表11 炮掘工作面高压喷雾降尘系统
序号
名 称
规格型号
数量
单位
1
矿用喷雾泵
BPW80/16
1
台
2
自动控制水箱
GPS-580
1
台
3
高压水质过滤器
GCQ-7
1
个
GCQ-3
2
个
4
高压喷嘴

2
个
5
喷雾架

2
套
6
高压胶管
RB2-Φ13-5m
4
根
RB2-Φ25-10m
30
根
7
系统附件及其他

1
套
6 其它作业场所防尘方案
6.1 皮带运输系统降尘
ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置（以下简称装置）可用于煤矿及其它矿山井下的运输大巷、车场、运输机和地面运输系统等处。用于输送机上方或转载点时可实现皮带输送机有煤时喷雾，而无煤及皮带输送机停止运转时及时停止喷雾。装置根据位移传感器的原理，采用数模混合集成电路来设计，具有抗干扰能力强、电磁阀工作水压高及延时时间可调等特点。装置可以在有瓦斯、煤尘爆炸危险性的场所中使用。
装置由矿用自动洒水降尘装置主控箱、隔爆型电磁阀、矿用自动洒水降尘装置用触控传感器和喷嘴四部分组成。其工作原理如下： (1) 触控传感器，触控传感器采用电感式接近开关，它属于一种有开关量输出的位移传感器。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体。属本质安全型，其工作流程图如图17所示。该传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。机车通过时，触碰传感器探针使其发生位移，使电路产生一个弱电流，经放大送至控制箱推动执行元件隔爆型电磁阀工作；（2）控制箱，控制箱是本装置的主体，内装一块主控电路板和变压器，属矿用隔爆兼本质安全型；(3)电磁阀，隔爆型电磁阀是水路开闭的执行元件，属矿用隔爆型。250104回风顺槽综掘工作面和运输综掘工作面皮带机机头、机尾和中部各1套，250103运输顺槽皮带机机头、机尾和中部各1套，2501采区大巷煤仓下风流方向安设一套，其余每500米安设一套共4套，胶带运输机石门每500米安设一套共3套，总共16套。

图17 安装示意图
表12 矿用触控自动洒水降尘装置系统组成
序号
名 称
规格型号
数量
单位
1
矿用自动洒水降尘装置用触控传感器
ZP-8C
1
个
2
矿用触控自动洒水降尘装置主控箱
ZP127-Z
1
个
3
高压水质过滤器
GCQ-3
1
台
4
喷雾架

1
套
5
喷嘴
KA304
5
个
6
高压胶管
RB2-Φ13-5m
2
根
7
防爆电磁阀
DF20/7
1
台
8
系统附件及其他

1
套
6.2 辅运大巷降尘
ZPDG-127型定时光控自动洒水装置，主要用于煤矿井下进、回风大巷、采掘工作面进、回风巷道、车场、煤仓及其它需要定时喷雾降尘的场所，湿润巷道，净化风流，改善工作环境，防止粉尘危害，保护工人健康。布置图如图18所示。250103运输顺槽中、破碎机后、距转载巷切口10m各安设1套； 250103转载巷巷道中部1套；2501采区大巷每500米安设一套共10套；主斜井、副斜井、井底车场每500米安设一套共16套，总共30套。

图18 定时光控自动洒水装置布置图
产品特点：
（1）人员可通过设置在控制箱上的控制面板，按24小时时间制式任意设定每天定时喷雾的次数及每次喷雾的开始和结束时刻。如设定每天喷雾10次，第1次喷雾开始时刻为8:00，如需喷雾5分钟，则第1次喷雾结束时刻设定在8:05；第2次喷雾开始时刻为10:20，如需喷雾30分钟，则第2次喷雾结束时刻设定在10:50；依次类推。
（2）定时喷雾过程中或即将喷雾时，如遇人员通过喷雾地点时，可通过光控传感器，实现自动停止喷雾或延时喷雾，延时5～120s待人员通过后即可恢复喷雾。
（3）可根据用户喜好设定按日循环或按周循环。按周循环是根据井下作业条件设定星期一、二、三或星期二、四、六或星期一到星期五进行定时喷雾，其他日期不喷雾。
（4）装置采用了可充电电池，井下停电对装置设定没有影响，恢复供电后，装置按原来设定的喷雾时间及喷雾次数进行工作。
（5）由于装置采用人为设定定时段喷雾，提高了喷雾降尘设施的利用效率，避免了巷道大面积积水，也大大节约了水资源。
主要技术参数：
（1）控制箱工作电压：127VAC/36VAC；
（2）定时喷雾次数：≤16次/天；
（3）每次喷雾开、关时刻：按24h制式任意设置；
（4）定时设置最小计时单位：min；
（5）传感器控制距离：≥5m；
（6）延时时间：5～120s；
（7）电磁阀适用水压：0.2～7MPa；
（8）电磁阀通过水量：≥25L/min。
系统组成:
表13 定时光控自动洒水装置系统组成
序号
名 称
规格型号
数量
单位
1
定时光控自动洒水装置主控箱
ZP-127Z
1
套
2
矿用自动洒水降尘装置用热释光控传感器
ZP-8R
2
个
3
喷雾架

1
套
4
喷嘴
KA304
6
个
5
高压胶管
RB2-Φ13-5m
2
根
6
防爆电磁阀
DF20/7
1
台
7
高压水质过滤器
GCQ-3
1
台
8
系统附件及其他

1
套
6.3 回风大巷降尘
为了净化回风流，在回风巷安设一道粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置。当巷道内的粉尘浓度超过设定限值时，系统将对该位置的风流进行喷雾降尘，粉尘浓度低于设定限值时，喷雾自动关闭。这样既可保障粉尘的扩散污染，又可有效降低巷道内的水分含量。也可以通过将粉尘浓度传感器与煤矿安全监测系统联网使用，在监控主机上显示传感器所在位置的粉尘浓度，实现粉尘浓度实时在线监测。
其系统组成和安装方法与综采面回风巷粉尘浓度超限自动喷雾降尘装置相同。
本项目预算总经费预算见表14。

表14 项目研究费用预算表
项目

采煤工作面

掘进面

2

2

小计

炮掘面

炮掘高压喷雾降尘