The Application of Mechanical Automatic Spray of Belt Transfer Point in Coal Mine Safety Production
王森 WANG Sen；宋洪阳 SONG Hong-yang；陈海峰 CHEN Hai-feng
（河南永锦能源有限公司云盖山煤矿二矿，许昌 461670）
（Henan Yongjin Energy Co.，Ltd. Yungaishan Coal Mine 2 Mine，Xuchang 461670，China）
摘要：为了提高皮带转载点喷雾的喷射距离、覆盖面积、雾化效果，降低生产成本消耗，我矿认真研究ZPC127型矿用触控自动洒水降尘喷雾装置的工作原理，在不增加使用难度的前提下，本着方便、经济、便捷的方针，增大了喷雾喷头容量，喷头内部形成雾化腔，雾化容腔可以使压风和压水更好的混合，同时还对混合体有加压和蓄能作用，真正做到了无人值守、自动喷雾、连续工作，解决了ZPC127型矿用触控自动洒水降尘喷雾诸多不足，，大大降低了井下空气中的粉尘浓度，较好地消除了粉尘隐患，进而保障职工身体健康，创造良好的生产作业环境。
Abstract: In order to improve the injection distance, coverage area, atomization effect of the belt reprinting point spray, and reduce the cost of production, the mine carefully studies the working principle of the ZPC 127 mine automatic sprinkler spray device. Without increasing the difficulty of use, in line with the principle of convenience, economy, and convenience, the capacity of spray heads has been increased, and fog cavities have formed inside the spray heads. Fogging cavities can make better mixing of pressurized wind and pressurized water, and at the same time they also have pressure and energy storage effects on mixtures. It has truly achieved unmanned, automatic spraying, and continuous work, and has solved many deficiencies in the automatic sprinkling of water and dust spray for the ZPC 127 mine. It has greatly reduced the concentration of dust in the underground air, and has better eliminated the hidden dangers of dust, thus ensuring the health of employees and creating a good working environment.
关键词：粉尘防治；机械自动；提高雾化效果；降低生产成本；保障身体建康、创造良好工作环境
Key words: dust control；automatic machinery；improve atomization；reducing production costs to ensure good health and a good working environment
中图分类号：TD714 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）34-0151-03
0 引言
煤尘以沉积堆积和悬浮两种状态存在，具有极大的危害性，其危害主要有：一是污染井下空气，使工作环境恶劣，不利于安全作业；二是悬浮状态的煤尘，特别是直径在0.2～10μm的游离状尘粒，可以被人体直接吸入气管、支气管、肺泡，瘀滞呼吸道，引起呼吸道炎症，严重时形成煤矽肺病，造成病人呼吸苦难，甚至死亡；三是煤尘一般具有爆炸性，当煤尘浓度达到下限30～50mg/m3，上限达到1000～2000mg/m3，热源温度达到610～1050℃，氧含量不低于18％时，会发生煤尘爆炸事故，造成矿毁人亡；四是瓦斯爆炸冲击波，扬起堆积煤尘，引起煤尘爆炸，使瓦斯事故进一步扩大。由此可见，煤尘是煤炭生产过程中的一项重大安全生产隐患，严重威胁井下员工生命安全和矿井安全。煤炭运输过程产生煤尘仅次于工作面破煤落煤，而皮带运输机是现代化矿井原煤运输的主要设备。由于皮带运输机有一定的速度，且皮带转载点间有0.5m左右的落差，从而造成皮带转载点煤流在下落过程中剪切气流会使部分煤尘从煤流中向四周扩散出来，使得细小的粉尘会扩散到空气中，产生较大的粉尘污染。皮带运输机托辊将沉积在上面的煤尘进行二次碾压，由皮带速度产生的扬力带到空气中，加上巷道内的风流作用，形成二次粉尘污染。同时粉尘随风流漂移到巷道内，增大巷道内粉尘浓度。巷道内风流存在的情况下 （通常是0.8m/s～4m/s），大颗粒粉尘沉降距离与粉尘粒径成正比关系。而粒径小于10μm的粉尘通常难于沉降，随风流漂移，特别是粒径为0.2μm～5μm的微细尘容易吸入肺内并储集，危害极大，所以皮带转载点防尘重点是粒径10μm以下的粉尘。
1 ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置基本概况
ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置主要由1台KXP127矿用自动洒水装置控制器（简称“控制器”）、1台ZP-12C矿用自动洒水降尘装置用触控传感器（简称“触控传感器”）、1台FYF遥控发生器、1个PT-SS1喷头组件、RB2-10二层钢丝编制液压支架软、MYQ-0.3/0.5（1.0）mm2煤矿用移动轻型橡套软电缆组成。
2 ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置缺点
①ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置结构复杂、成本较高（每套需要3000元）、挪移不方便、容易出现故障（维护、检修费用高）等。②ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置利用水压提供动力，雨幕喷射的距离近，覆盖面小，雾化效果不好，针对不同粒径和性质的粉尘起不到良好的捕捉沉降和阻流沉降。③ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置的控制器必须安装在干燥无顶板无淋水的巷道内，一旦进水可能会发生线圈因受潮而漏磁以致烧毁控制器，安装环境要求比较苛刻。④ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置的控制器电磁阀的接线头松动或线头脱落，一旦控制器电磁阀的接线头松动或线头脱落容易造成控制器失爆，对煤矿安全存在威胁。⑤ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置喷头容易堵塞、锈蚀造成雨幕失效和雾化效果不好；要想产生很好的雾化效果，就必须将控水阀门开启的较大，从而造成喷雾下方皮带打滑，影响运输安全。
3 皮带转载点机械自动喷雾装置具体实施方式
3.1 皮带转载点机械自动喷雾装置包括固定于煤通道上方的固定支架12，所述固定支架12上设有用于供高压风进入的第一注液枪1用于供高压水进入的第二注液枪2和喷雾装置，第一注液枪1和第二注液枪2上分别设有与煤通道上的煤接触的第一控制手柄5和第二控制手柄8，所述第一控制手柄5和第二控制手柄8分别控制第一注液枪1和第二注液枪2的内部通道的开闭，且第二控制手柄8的长度大于第一控制手柄5，所述第一注液枪1和第二注液枪2均与喷雾装置连接，所述第一控制手柄5和第二控制手柄8上均设有与煤通道上的煤接触的滑轮，当煤通道上有煤经过时，第一控制手柄5和第二控制手柄8上的滑轮在煤上滑动，带动第一控制手柄5和第二控制手柄8上移，第一注液枪1和第二注液枪2内部通道打开，当无煤经过煤通道时，第一控制手柄5和第二控制手柄8自动下落，进入第一注液枪1和第二注液枪2的内部通道处于关闭状态，采用纯机械结构达到自动控制的目的，不需要外界提供能量，所述第一注液枪1上设有供高压风进入的第一进口3和供高压风喷出的第一出口4，第二注液枪2上设有供高压水进入的第二进口5和供高压水喷出的第二出口6，高压风和高压水分别进入第一注液枪1和第二注液枪2，然后进入喷雾装置，由于第二控制手柄8的长度大于第一控制手柄5，当有煤经过时，第二控制手柄8先与煤接触进行滑动，使第二注液枪2内的通道打开，高压水先进入喷雾装置，避免了出水不出雾的现象。
3.2 皮带转载点机械自动喷雾装置包括喷头11、与喷头11连接的高压风管9和高压水管10，所述喷头11包括钢管、与所述钢管连接的锥形管道和与锥形管道连接的喷嘴，所述钢管与所述锥形管道组成用于将液体和风混合的雾化腔，所述第一出口4通过高压风管9与喷头11连接，高压风经第一注液枪1的第一出口4进入喷头11，所述第二出口7通过高压水管10与喷头11连接，高压水经第二注液枪2的第二出口6进入喷头11，所述第一进口3和第二进口6分别与高压风源和高压水源连接，为雾化装置提供高压风和高压水，雾化腔可以使高压风和高压水更好的混合，同时还对混合体有加压和蓄能作用，高压风进入雾化腔，一部分和高压水进行混合，一部分对混合体起引射作用，能够有效解决喷头喷雾“出水不出雾”的现象，使水雾增强和加大，水雾分布范围广，能充分湿润附着粉尘，大大降低了井下空气中的粉尘浓度，提高了降尘效果，较好地消除了粉尘隐患。
4 结论
4.1 皮带转载点机械自动喷雾装置喷头采用螺纹、直径1.5寸的无缝钢管、直径4分的无缝钢管以及直径19mm的直通焊接而成，喷头喷口大，能够有效解决喷头堵塞、锈蚀造成的喷雾失效和雾化效果不好的问题，能充分湿润附着粉尘，大大降低了井下空气中的粉尘浓度，提高了降尘效果，较好地消除了粉尘隐患。
4.2 皮带转载点机械自动喷雾装置一是压风和承压水混合后产生的雾粒捕捉到粉尘颗粒后，使尘粒的质量和直径增加，利于尘粒之间的碰撞，当尘粒相互碰撞时，由于表面有水气包围，反弹力减少，尘粒便会逐渐沉降下来；二是压风和承压水混合后在压风的引射作用下形成一个屏障，阻碍了粉尘颗粒的扩散，将粉尘阻隔在煤壁附近的一定空间内使粉尘颗粒和雾粒更好的作用，增强了降尘效果。
4.3 皮带转载点机械自动喷雾装置喷头内有雾化溶腔，雾化容腔可以使压风和压水更好的混合，同时还对混合体有加压和蓄能作用，压风从雾化容腔的中空管中引入，一部分和承压水进行混合，一部分对混合体起引射作用，能够有效解决喷头喷雾“出水不出雾”的现象，使水雾增强和加大，水雾分布范围广，能充分湿润附着粉尘，大大降低了井下空气中的粉尘浓度，提高了降尘效果，较好地消除了粉尘隐患。
4.4 皮带转载点机械自动喷雾装置采用纯机械结构达到自动控制，不要外界提供能量（电能、风能、水能等），利用皮带上煤流经过带动焊接有滑轮的注液枪手柄上移，使喷雾处于开启状态（注液枪手柄一端焊接滑轮，皮带煤流经过带动焊接有滑轮的注液枪手柄上移，进而使注液枪内部通道处于开启状态，也就是喷雾处于开启状态）；一旦皮带上无煤流经过时，焊接有滑轮的注液枪手柄自动下落，使喷雾处于关闭状态（注液枪手柄一端焊接滑轮，皮带上无煤流经过时，焊接有滑轮的注液枪手柄自动下落，进而使注液枪内部通道处于关闭状态，也就是喷雾处于关闭状态）。
4.5 皮带转载点机械自动喷雾装置设置两级雾化装置，一是采用焊接在固定支架上的两个注液枪分别与供风、供水管路相连，再利用高压软管分别与喷雾装置上进风口、进水口相连，且焊接有滑轮的控风注液枪手柄长度低于焊接有滑轮的控水注液枪手柄长度，目的是皮带上煤流先经过焊接有滑轮的控水注液枪，使喷雾水源通道处于开启状态，进而使水流能够充满喷雾雾化容腔内；然后皮带上煤流经过焊接有滑轮的控风注液枪，使喷雾风源通道处于开启状态，借助风力将水转变成雾的效果，完成喷雾；二是通过调节注液枪与供风、供风管路阀门开启的大小，控制供风、供水量，进而调节喷粒的大小和喷射压力的大小，使喷雾处于最理想状态，达到可以针对不同粒径和性质的粉尘起到良好的捕捉沉降和阻流沉降，增强了雾化效果，提高了降尘效果。
4.6 皮带转载点机械自动喷雾装置纯机械结构，喷头采用螺纹、1.5寸无缝钢管、4分无缝钢管、直径19mm直通焊接而成；喷头通过固定卡子直接固定到固定支架上，同时通过固定卡子可以调节喷头角度；喷头与注液枪通过高压软管连接；注液枪直接焊接到固定支架上，喷头和注液枪均通过固定支架固定到皮带横杆上。与普通ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置相比较，不存在设备的防爆问题，从本质上保证了安全生产；不需要外界提供任何能量，与ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置相比较，节约了电力能源；易于加工、维护，制作成本低，每套皮带转载点机械自动喷雾装置成本约200元（ZPC127型矿用触控自动洒水降尘装置成本3000元）；结构简单，重量轻，便于维护，无耗材，运行成本低。
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