【摘 要】煤礦井下作業(yè)對礦工身體危害最大的因素是瓦斯和煤塵。瓦斯和煤塵爆炸是眾所周知的礦難災害，而長期在煤塵環(huán)境的綜采工作面工作的礦工慢性病——塵肺病以往不被人關注。煤礦工人常年在含有煤塵、巖塵的環(huán)境中作業(yè)，吸入含有游離二氧化硅（SiO2）和煤塵的量大大高于正常人群。SiO2和煤塵顆粒吸入肺泡后，被肺巨噬細胞所吞噬，巨噬細胞發(fā)生自溶，受損或自溶破壞的巨噬細胞釋放纖維化形成因子使纖維母細胞增生，致膠原纖維形成；SiO2顆粒和煤塵顆粒蓄積在組織間隙內形成巨噬細胞肉芽腫，最終造成雙肺彌漫性的煤肺矽結節(jié)和彌漫性肺纖維化，出現(xiàn)咳嗽、咯痰、胸痛、胸悶、氣急、呼吸困難，嚴重時影響肺功能，喪失勞動能力。2001年全國職業(yè)病發(fā)病情況通報中指出，直至2001年，我國塵肺累積發(fā)病人數(shù)為56.9萬例，塵肺病現(xiàn)患者43.3萬例，尤其嚴重的是全國現(xiàn)有60萬左右例的可疑塵肺病病人，是構成新發(fā)病例的主要因素。塵肺病不但威脅患者的生命和健康，還給國家經(jīng)濟造成巨大損失。據(jù)不完全統(tǒng)計，塵肺病每年造成的直接經(jīng)濟損失可達80億元之巨。因此，塵肺病越來越得到全社會的高度重視。

綜采工作面是井下的主要產(chǎn)塵區(qū)域，綜采工作面的降塵尤為重要。目前綜采工作面降塵的措施主要有采煤機內、外噴系統(tǒng)，煤層注水，放煤口噴霧系統(tǒng)，支架移架噴霧系統(tǒng)。本文提出對綜采工作面加裝隨機自動噴霧裝置以大幅度提高降塵效率。

【關鍵詞】降塵；采煤機內；外噴霧系統(tǒng)

1、綜采工作面煤機內、外噴霧系統(tǒng)現(xiàn)狀

當前，綜采工作面降塵方法都是控制采煤機內、外噴霧來實現(xiàn)的。采煤機割煤作為綜采工作面的主要塵源之一，約占綜采放頂煤工作面產(chǎn)生總粉塵的60%。采煤機處于綜放工作面主風流中，采煤機滾筒割煤產(chǎn)生的粉塵極易隨風流向人行道方向擴散，污染作業(yè)環(huán)境。采煤區(qū)機組內外噴示意圖如下：

目前，采煤機都有內外噴霧系統(tǒng)，但在實際生產(chǎn)過程中，由于內外噴霧受現(xiàn)場實際條件的影響，發(fā)揮效果不好，原因是采煤機內外噴霧系統(tǒng)的密封易漏水，噴嘴易堵塞，有的采煤機螺旋葉片下方水路的過水斷面積不夠，供水不足等，都不能很好的發(fā)揮降塵、除塵作用，并且受水壓影響較大，其水壓要求不小于3.5MPa，而實際中采用的是電機冷卻用水，其水壓小于2MPa，所以容易造成噴嘴堵塞，而影響噴霧。

2.綜采工作面隨機自動噴霧裝置

2.1 綜采工作面隨機自動噴霧裝置組成

綜采工作面隨機自動噴霧裝置的每組噴霧由主機（礦用PLC）、粉塵傳感器、電磁閥、噴頭、管路等組成。由電磁閥控制噴頭，主機通過中間繼電器控制電磁閥；電源是交流電127V（用工作面照明電源）。

2.2 綜采工作面隨機自動噴霧裝置的安設方法及原理

安設方法及原理：液壓支架每組長度1.5m，因此噴頭安裝從工作面進風口處開始每3架1組噴頭進行排列（噴頭安裝固定在前探梁上），要求安裝2組噴嘴即可覆蓋采煤機割煤區(qū)域。每兩組噴霧由一個電磁閥控制通斷。當采煤機經(jīng)過自動噴霧點的位置時，采煤機割煤時產(chǎn)生大量的煤塵，對應的粉塵傳感器將信號傳輸?shù)娇删幊炭刂破?。此時，采煤機經(jīng)過區(qū)域的兩組噴嘴開始噴霧降塵。當采煤機到達下一個自動噴霧點時，上兩組噴嘴停止噴霧。系統(tǒng)控制核心為PLC控制，具有可控制性好，故障率的特點，便于調試。

此系統(tǒng)需考慮的因素：

2.2.1工作面風速

工作面風速如果過大，則會影響粉塵傳感器對粉塵的探測，會造成噴嘴噴霧的延時或者滯后。如果風速過小容易造成綜采工作面通風不暢，有害氣體累積。

2.2.2傳感器精度的選擇

綜采工作面生產(chǎn)時，整個工作面均有煤塵，煤塵濃度不一，所以傳感器設置的動作值尤為重要。

2.3 綜采工作面隨機自動噴霧裝置設計實例

以我公司2180（10）工作面為例，采面長度為100m左右，液壓支架一組為1.5m，整個采面有液壓支架83組，所需噴霧點個數(shù)為30個，所需粉塵傳感器為15個。各個采煤工作面采面長度不一，故而本文以以12組架子18m的長度為例設計隨機自動噴霧裝置并分析該系統(tǒng)在我公司應用的可行性。12組架子需要傳感器2個，其I/0分配表如下：

I/0分配表

I0 傳感器1Q0 中間繼電器KA1

I1 傳感器2Q1 中間繼電器KA2

其控制電路如圖2：

控制梯形圖如圖3：

程序為： LD I0

OR Q0

ANDN Q1

OUT Q0

LD I1

OR Q1

ANDN Q0

OUT Q1

運行說明：當采煤機通過第一組架子時，傳感器將開關量輸入PLC輸入點I0，IO常開觸點閉合，中間繼電器KA1帶電，繼而使KA1對應的電磁閥打開，開始自動噴霧。當采煤機通過第四組架時，傳感器2將開關量輸入PLC輸入點I1，使得中間繼電器KA2帶電，繼而使KA2對應的電磁閥打開，開始自動噴霧，同時Q1常閉觸點斷開，中間繼電器KA1斷電，1組到3組架子段自動噴霧停止。

2.4 設備選型

傳感器型號可采用礦用GC1000J型。所有PLC型號為KXJ140（50）/127（660），具體參數(shù)為：本安開關量輸入：16點，無電位接點輸入（可擴展）；非本安開關量輸入：5點，無電位接點輸入（可擴展）；本安開關量輸出：12點，常開接點輸出（可擴展），接點容量：DC30V/1A或AC250V/1A（阻性負載）；非本安開關量輸出：6點，常開接點輸出（可擴展），接點容量：DC30V/5A或 AC250V/5A（阻性負載）。PLC輸入輸出點均可以擴展，故而可以基本滿足我公司綜采工作面對本隨機自動噴霧裝置對PLC輸入輸出點要求。電磁閥采用DFH20/7礦用本安型電動球閥。

2.5 綜采工作面隨機自動噴霧系統(tǒng)應用的可行性

綜采工作面隨機自動噴霧系統(tǒng)的應用，可以進一步降低采面空氣中的粉塵濃度，提高采面的可見度，在健康方面改善了綜采工作面的工作條件，也降低了因為可見度的問題存在的事故隱患。而在實際應用中要注意解決下面的問題：首先要注意系統(tǒng)噴霧管路及控制線路的安裝，確保在采面移架過程中不會對系統(tǒng)造成損壞。其次由于綜采工作面的高度不一、具體情況不盡相同。如果在過低的綜采工作面，使用這種系統(tǒng)，噴頭安裝高度不夠，則其覆蓋的噴霧有效范圍就會減少。