本技术介绍了一种矿井高温采掘面除尘降温一体化系统及其应用方法,该系统由传感器监测、模糊PID控制和除尘降温装置组成。其中,除尘降温装置的压风引射单元负责将环境中的高温气体进行处理,以实现矿井内空气质量的改善和温度的降低。
背景技术
随着技术的不断发展,煤矿机械化开采程度不断提升,矿井开采深度不断深入,导致煤矿井下产尘量增加、作业环境温度增高。高粉尘和高温环境不仅严重危害了矿井工人的身体健康,且极大地降低了生产效率,增加了生产事故发生率,成为制约矿井安全生产的主要因素之一。《煤矿安全规程》中规定,作业场所空气中粉尘浓度应符合以下标准:(1)当粉尘中游离二氧化硅含量<10%时,总粉尘最高允许浓度10mg/m3
,呼吸性粉尘最高允许浓度3.5mg/m3
;(2)当粉尘中游离二氧化硅含量≥10%时,总粉尘最高允许浓度2mg/m3
,呼吸性粉尘最高允许浓度1mg/m3
。同时规定,生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃,机电硐室的空气温度不得超过30℃,当空气温度超过时,必须缩短超温地点工作人员的工作时间,并给予高温保健待遇。采掘工作面空气温度超过30℃、机电硐室的空气温度超过34℃时,必须停止工作。因此,对于粉尘浓度超限、环境温度过高的矿井必须采取除尘、降温措施。
针对井下除尘目前常用的方法是水冷雾除尘和通风除尘,在现有的热害治理方法中最常见的方法是加强通风、制冷降温、空调降温等。加强通风需要在矿井中增加风路,这不仅增加成本,大量的通风管道容易影响矿井通风网络,造成不良影响。制冷降温常见有制冷水降温、制冰降温、以及空气压缩式制冷,无论是哪种降温措施都具有高成本、高能耗等缺点。空调降温将产生极大的工程成本,且井下采掘工作面范围广,制冷效果难以覆盖全局。考虑到除尘措施和降温措施之间的制约和影响,同时减少工程成本,近年来,人们不再将除尘和降温问题割裂开来,而是将除尘和降温作为共同的技术目标,研制除尘-降温联合的新型控制措施。CN110327726A公开了一种一体式吸尘除尘装置,可以实现将空气中的粉尘和干净空气分离的目的,但是由于没有制冷装置,且装置内的风机电机运转发热,无法开展高温采掘工作面的降温工作。CN109091992A公开了一种空气过滤器,将工作面气体卷吸进加湿蛇形管道内并通过过滤装置和制冷片降温后排出系统外,实现降温、除湿和降尘,但该系统制冷片长时间运作会积聚大量粉尘,影响制冷效果的同时还需定期清理维护,难以适应矿井高温采掘工作面的作业条件,并且由于高温含尘工作面内的粉尘和温度状态情况是不断变化的,而上述装置由于不具有智能调控功能,因此无法根据环境变化实时调整降温及除尘的强度,不能实现对高温采掘工作面空气环境的持续除尘及降温。
综上所述,现有矿井高温采掘工作面的联合除尘-降温技术仍存在适应性差、自动化程度低、成本高等问题。因此,亟需研发一种适应性强、较为智能且成本低的高效一体自适应除尘-降温方法和装备。
实现思路