CN110130973B - 一种基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿粉尘防治技术领域，特别涉及一种基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法，煤矿喷雾装置中均设置有粉尘浓度的上限值和下限值，采用主控单元控制粉尘浓度的下线值，使得粉尘浓度的下限值与连续喷雾的时间成反比，通过设置了粉尘高浓度的下限值与连续喷雾时间成反比，使得在粉尘浓度较高时，由于喷雾时间的延长，则粉尘浓度的下限值减小，使得能够充分的降低粉尘浓度，使得环境中的粉尘浓度能够长时间处于低浓度，保证了工人的人身安全，降低了工人的发病概率，使得喷雾装置能够适应不同尘源浓度，根据尘源浓度改变喷雾量，合理利用水资源，利于环保。

Description

一种基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法

技术领域

本发明涉及煤矿粉尘防治技术领域，特别涉及一种基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法。

背景技术

煤矿粉尘是煤矿的主要职业危害因素，是尘肺病的根源。国家已经把煤矿粉尘危害和煤矿安全事故做同一层面来对待处理。在煤矿采掘面、回风巷及运输大巷等存在大量的粉尘，喷雾降尘是该区域粉尘防治的主要方法之一。但由于绝大多数煤矿井下供水、排水的限制，无法实现大面积、大数量、全天候的喷雾降尘。

目前按煤矿安全规程的要求设置的供水标准，国内几乎达不到以全天候、大量供水满足防尘的需要，大量采用定时喷雾或人工控制喷雾等方式，该方式存在两种后果：一是大量供水浪费、矿井排水难度，会造成工人工况差、采煤效率低等后果，另一种就是节约了水、起不到粉尘防治效果、造成煤矿工人患尘肺病几率上升。

目前，煤矿中的喷雾装置中设置有粉尘浓度的上限值和下限值，在粉尘浓度高于上限值时，喷雾装置开启降低粉尘浓度，在粉尘浓度低于下限值时，喷雾装置关闭，目前的煤矿中粉尘浓度多变，由于设置的粉尘浓度的上限值和下限值均为固定的，在高浓度粉尘情况时，通过喷雾装置将粉尘浓度控制在粉尘浓度下限值，喷雾装置即关闭，在尘源浓度越高时，粉尘浓度上升的越快，由于不能有效的根据尘源浓度的高低而改变粉尘浓度的下限值，使得环境中的粉尘浓度处于浓度的安全值以上的时间更长，不利于工人的人身安全。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在粉尘浓度的下限值为固定的，导致在高浓度粉尘状况时，通过喷雾装置将粉尘浓度控制在粉尘浓度下限值，喷雾装置即关闭，粉尘浓度上升快，使得环境中的粉尘浓度处于浓度的安全值以上的时间更长，不利于工人人身安全的问题，提供一种基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法，通过改变喷雾装置中粉尘浓度的下限值，使得喷雾装置能够适应不同尘源浓度，灵活改变喷雾降尘的时间，使环境中的粉尘浓度能够长时间处于低浓度。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于粉尘浓度的煤矿治理方法，煤矿喷雾装置中均设置有粉尘浓度的上限值和下限值，在检测到粉尘浓度大于上限值时，开启喷嘴，在检测到粉尘浓度小于下限值时，关闭喷嘴，其特征在于，采用主控单元控制粉尘浓度的下限值，使得粉尘浓度的下限值与连续喷雾的时间成反比。

作为本发明的优选方案，设定粉尘浓度的上限值为B，喷嘴控制条件如下：

a.开启喷嘴：采集到的粉尘浓度大于粉尘浓度的上限值B时，开启所述喷嘴。

b.关闭喷嘴，设定粉尘浓度的下限值为B(1-H)，H为粉尘浓度的回差比例；H＝(10+t_开/20)/100，t_开为连续喷雾的时间，单位为s，最大值为600；采集到的粉尘浓度小于粉尘浓度的下限值B(1-H)时，关闭所述喷嘴。

粉尘浓度的下限值跟随连续喷雾时间变化，使得在高浓度状态下时，连续喷雾的时间越长，下限值越低，喷雾达到的效果就越佳，环境中的粉尘浓度低于安全值的时间就越长。

作为本发明的优选方案，当L＝m时开启喷嘴，对粉尘浓度连续性采样n次，各次采样浓度值为N_i，m为预设值，L为所述连续性采样n次中浓度值N_i大于粉尘浓度上限值B的次数，n最小值取10，m/n＝4/5，通过多次采样进行粉尘浓度的对比区分，减少了不可靠粉尘浓度的干扰，多次采样提高了提取的粉尘浓度的准确率，提高了降尘的可靠性。

作为本发明的优选方案，当P＝q时关闭喷嘴，对粉尘浓度连续性采样f次，各次采样浓度值为N_i，q为预设值，P为所述连续采样f次中浓度值N_i小于粉尘浓度下限值B(1-H)的次数，f最小值取10，q/f＝4/5，通过多次采样进行粉尘浓度的对比区分，减少了不可靠分成浓度的干扰，提高了提取粉尘浓度的准确率，提高了降尘的可靠性。

作为本发明的优选方案，对粉尘浓度连续性采样次数n的预设值n＝r，在采集的N_i浓度之中，连续u个值大于或小于B时，n保持不变，u为预设值，u大于等于6；连续(u-2)个值大于或小于B时，n＝r+2；连续(u-4)个值大于或小于B时，n＝r+4，主要用于根据布置局域的粉尘浓度场波动级别，自动调整判断频次，减少对喷雾装置的开启的异常干扰。

作为本发明的优选方案，粉尘浓度连续采样次数f的预设值f＝t，在采集的N_i浓度之中，连续v个值大于或小于B(1-H)时，n保持不变，v为预设值，v大于等于6；连续(v-2)个值大于或小于B(1-H)时，f＝t+2；连续(v-4)个值大于或小于B(1-H)时，f＝t+4，主要用于根据布置局域的粉尘浓度场波动级别，自动调整判断频次，减少对喷雾装置的关闭的异常干扰。

作为本发明的优选方案，在工人经过喷嘴时，喷嘴停止工作，主控单元连接有热释电传感器，热释电传感器接收到工人热量信号时，传递信号给主控单元，主控单元关闭控制阀，控制阀关闭所述喷嘴，控制阀延时恢复为原状态，在有人经过时，热释电传感器将信号传递至主控单元，通过主控单元使控制阀关闭，减少工人在行走过程中被雾水淋湿，出现感冒等症状，提升了对工人身心健康的保护。

作为本发明的优选方案，粉尘浓度连续性采样的时间间隔为1s，使得采样的结果精准可靠。

与现有技术相比，本发明的有益效果：通过设置了粉尘高浓度的下限值与连续喷雾时间成反比，使得在粉尘浓度较高时，由于喷雾时间的延长，则粉尘浓度的下限值减小，使得能够充分的降低粉尘浓度，使得环境中的粉尘浓度能够长时间处于粉尘浓度的安全值以下，保证了工人的人身安全，降低了工人的发病概率，使得喷雾装置能够适应不同尘源浓度，根据尘源浓度改变喷雾量，合理利用水资源，利于环保。

附图说明

图1为本方法使用装置的结构示意图；

图中标记：1-主控单元，2-粉尘浓度传感器，3-喷嘴，4-控制阀，5-热释电传感器，6-管道。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

一种基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法，煤矿喷雾装置中均设置有粉尘浓度的上限值和下限值，在检测到粉尘浓度大于上限值时，开启喷嘴，在检测到粉尘浓度小于下限值时，关闭喷嘴，采用主控单元控制粉尘浓度的下限值，使得粉尘浓度的下限值与连续喷雾的时间成反比。

本实施例中，设定粉尘浓度的上限值为B，喷嘴控制条件如下：

a.开启喷嘴，采集到的粉尘浓度大于粉尘浓度的上限值B时，开启所述喷嘴。

b.关闭喷嘴，设定粉尘浓度的下限值为B(1-H)，H为粉尘浓度的回差比例；H＝(10+t_开/20)/100，t_开为连续喷雾的时间，单位为s，最大值为600；采集到的粉尘浓度小于粉尘浓度的下限值B(1-H)时，关闭所述喷嘴。

优选的，当L＝m时开启喷嘴，对粉尘浓度连续性采样n次，各次采样浓度值为N_i，m为预设值，L为所述连续性采样n次中浓度值N_i大于粉尘浓度上限值B的次数，n最小值取10，m/n＝4/5；当P＝q时关闭喷嘴，对粉尘浓度连续性采样f次，各次采样浓度值为N_i，q为预设值，P为所述连续采样f次中浓度值N_i小于粉尘浓度下限值B(1-H)的次数，f最小值取10，q/f＝4/5。

本实施例中，n取10、12或14，f取10、12或14。

优选的，粉尘浓度连续性采样次数n的预设值n＝r，在采集的N_i浓度之中，连续u个值大于或小于B时，n保持不变，u为预设值，u大于等于6；连续(u-2)个值大于或小于B时，n＝r+2；连续(u-4)个值大于或小于B时，n＝r+4；本实施例中，r＝10，u＝6或r＝12，u＝8或r＝14，u＝10。

优选的，粉尘浓度连续采样次数f的预设值f＝t，在采集的N_i浓度之中，连续v个值大于或小于B(1-H)时，n保持不变，v为预设值，v大于等于6；连续(v-2)个值大于或小于B(1-H)时，f＝t+2；连续(v-4)个值大于或小于B(1-H)时，f＝t+4；本实施例中，t＝10，v＝6或t＝12，v＝8或t＝14，v＝10。

本实施例中，在工人经过喷嘴时，喷嘴停止工作，粉尘浓度连续性采样的时间间隔为1s。

如图1所示，实现上述方法的装置为：主控单元1、粉尘浓度传感器2、喷嘴3、控制阀4和热释电传感器5，所述粉尘浓度传感器2用于采集环境中的粉尘浓度，所述粉尘浓度传感器2的输出端与所述主控单元1的输入端连接，所述主控单元1的控制信号输出单与所述控制阀4的输入端连接，所述控制阀4用于控制所述喷嘴3的开闭，所述热释电传感器5的输出端与所述主控单元1的输入端连接，所述主控单元1通过热释电传感器5的信号用于控制所述控制阀4的开闭，喷嘴3用于将水呈雾状的喷至空中，雾水与粉尘相混合并将粉尘带动降落至地面，以降低粉尘浓度，热释电传感器5接收到工人热量信号时，传递信号给主控单元1，主控单元1关闭控制阀4，控制阀4延时恢复为原状态，延时时间为5s或10s等。

实施例2

如图1所示，在中等范围内的煤矿中，需要两套装置才能够满足降尘的要求，所述主控单元1连接有两个粉尘浓度传感器2、两个喷嘴3、两个控制阀4和两个热释电传感器5，即采用了两套装置进行喷雾的降尘处理，每套装置均采用实施例1中的方法，灵活改变回差比例，进而改变喷雾降尘的时间；设定两个热释电传感器5之间的距离为L，在有工人经过时，热释电传感器5接收到工人热量信号，传递信号给主控单元1，主控单元1关闭采集到热量信号的热释电传感器5相应位置的控制阀4，控制阀4的关闭时间为(10L/4)s，然后控制阀4恢复为原状态，方便工人能够顺利的通过两个喷嘴。

上述装置根据本申请中的方法，可在矿道延伸布置多个相同的装置，以实现在矿道内进行多点的降尘处理，提高了矿道内的降尘效率。

Claims (7)

1.一种基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法，煤矿喷雾装置中均设置有粉尘浓度的上限值和下限值，在检测到粉尘浓度大于上限值时，开启喷嘴，在检测到粉尘浓度小于下限值时，关闭喷嘴，其特征在于：采用主控单元控制粉尘浓度的下限值，使得粉尘浓度的下限值与连续喷雾的时间成反比；

设定粉尘浓度的上限值为B，喷嘴控制条件如下：

a.开启喷嘴：采集到的粉尘浓度大于粉尘浓度的上限值B时，开启所述喷嘴；

b.关闭喷嘴，设定粉尘浓度的下限值为B(1-H)，H为粉尘浓度的回差比例；

H＝(10+t_开/20)/100，t_开为连续喷雾的时间，单位为s，最大值为600；采集到的粉尘浓度小于粉尘浓度的下限值B(1-H)时，关闭所述喷嘴。

2.根据权利要求1所述的基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法，其特征在于，当L＝m时开启喷嘴，对粉尘浓度连续性采样n次，各次采样浓度值为N_i，m为预设值，L为所述连续性采样n次中浓度值N_i大于粉尘浓度上限值B的次数。

3.根据权利要求1所述的基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法，其特征在于，当P＝q时关闭喷嘴，对粉尘浓度连续性采样f次，各次采样浓度值为N_i，q为预设值，P为所述连续采样f次中浓度值N_i小于粉尘浓度下限值B(1-H)的次数。

4.根据权利要求2所述的基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法，其特征在于，粉尘浓度连续性采样次数n的预设值n＝r，在采集的N_i浓度之中，连续u个值大于或小于B时，n保持不变，u为预设值，u大于等于6；

连续(u-2)个值大于或小于B时，n＝r+2；

连续(u-4)个值大于或小于B时，n＝r+4。

5.根据权利要求3所述的基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法，其特征在于，粉尘浓度连续采样次数f的预设值f＝t，在采集的N_i浓度之中，连续v个值大于或小于B(1-H)时，n保持不变，v为预设值，v大于等于6；

连续(v-2)个值大于或小于B(1-H)时，f＝t+2；

连续(v-4)个值大于或小于B(1-H)时，f＝t+4。

6.根据权利要求1所述的基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法，其特征在于，在工人经过喷嘴的时，喷嘴停止工作。

7.根据权利要求2或3所述的基于粉尘浓度的煤矿粉尘治理方法，其特征在于，粉尘浓度连续性采样的时间间隔为1s。

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