煤礦井下粉塵污染綜合防治措施

常婷

（山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西太原，030045）

在煤炭的生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程中，如煤巷掘進(jìn)、炮采、綜采、運(yùn)輸?shù)冗^程中，均可產(chǎn)生大量煤塵。煤塵的危害性不僅表現(xiàn)在造成煤塵爆炸事故，影響作業(yè)安全，還對(duì)工人的身體健康造成很大的影響。有效控制粉塵，降低粉塵濃度，杜絕煤塵事故，是煤礦安全生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1 煤礦粉塵的產(chǎn)生

煤礦粉塵的產(chǎn)塵機(jī)理主要有爆破、機(jī)械沖擊、摩擦擠壓、氣體流動(dòng)、誘導(dǎo)氣流以及振動(dòng)產(chǎn)塵等，因此煤礦井下的產(chǎn)塵工序主要有爆破、割煤、移架、破碎、鉆孔、錨噴等，這些工序也是防塵的重點(diǎn)。

1.1 爆破作業(yè)產(chǎn)塵

爆破作業(yè)是產(chǎn)塵最集中的生產(chǎn)工序，其產(chǎn)生的浮游塵粒比干式鑿巖時(shí)還要細(xì)微。爆破作業(yè)的產(chǎn)塵量主要與炸藥數(shù)量、爆破方法和礦塵物理性質(zhì)及濕潤(rùn)程度有關(guān)。

1.2 割煤作業(yè)產(chǎn)塵

采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)割煤作業(yè)的時(shí)間最長(zhǎng)，產(chǎn)塵量最大，采煤機(jī)割煤過程中產(chǎn)生的粉塵約占回采工作面產(chǎn)生總粉塵的60%。因此機(jī)組割煤防塵是井下防塵的重點(diǎn)。

1.3 鑿巖作業(yè)產(chǎn)塵

機(jī)械鑿巖是礦山井下生產(chǎn)過程中的主要產(chǎn)塵源之一，機(jī)械鑿巖時(shí)所產(chǎn)生的礦塵濃度除和礦巖的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)外，主要取決于生產(chǎn)強(qiáng)度等。

2 井下主要作業(yè)點(diǎn)粉塵防治措施

2.1 采煤工作面防塵措施

2.1.1 煤層注水降塵

通過鉆孔利用水的壓力將水注入煤層裂隙和空隙之中潤(rùn)濕煤體，使其強(qiáng)度和脆性減弱、塑性增加，開采時(shí)就能減少煤塵的發(fā)生量。同時(shí)，存在于煤體空隙和裂隙內(nèi)的水，在開采過程中，還可以使5μm以下的煤塵結(jié)團(tuán)為較大的塵粒而失去懸浮能力，從而減少浮塵的發(fā)生量。據(jù)測(cè)定，由于煤層的性質(zhì)和注水條件的不同，煤層注水的降塵效果大致在50～90%之間。

2.1.2 架間和放煤口噴霧降塵

通過在支架掩護(hù)梁下面安裝噴霧降塵裝置，割煤或移架時(shí)開啟下風(fēng)側(cè)的噴霧裝置，使前部運(yùn)輸機(jī)上部空間形成一道水幕區(qū)，從而降低割煤或移架時(shí)回風(fēng)流中的粉塵。放煤口噴霧降塵則是通過在每個(gè)支架放煤口處安裝噴霧裝置，放煤時(shí)，開啟噴霧，從而降低粉塵。

2.1.3 機(jī)械高壓荷電噴霧降塵技術(shù)

高壓水在通過噴嘴時(shí)，由于摩擦作用使噴出的霧粒帶有一定的電荷，在霧粒與塵粒及空氣組成的混合相中，帶異性電荷的霧粒與塵粒產(chǎn)生電場(chǎng)力使霧粒捕捉粉塵的幾率和凝聚力增強(qiáng)，從而提高降塵效果；對(duì)于帶同性電荷的霧粒和塵粒，由于其排斥，增強(qiáng)了它們之間的相互運(yùn)動(dòng)，從而加強(qiáng)了它們與異性電荷攜帶者的碰撞幾率，同樣提高了霧粒捕捉粉塵的能力。另外由于呼吸性粉塵的粒徑小，重量輕，通過電場(chǎng)力的作用，使運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)既降低總粉塵濃度又降低呼吸性粉塵濃度的目的。

2.1.4 聲波霧化降塵

聲波霧化降塵是利用聲波凝聚、空氣霧化的原理,從提高塵粒與塵粒、霧粒與塵粒的凝聚效率以及霧化程度來(lái)提高呼吸性粉塵的降塵效率。

2.1.5 通風(fēng)除塵

礦井通風(fēng)的目的之一就是將井下煤塵稀釋到安全濃度以下并排出礦井，合理的通風(fēng)能夠有效地控制采掘工作面的煤塵濃度?！睹旱V安全規(guī)程》中規(guī)定：回采工作面、掘進(jìn)的煤巷和半煤巖巷的允許風(fēng)速為0.25～4m/s【1】。

2.2 掘進(jìn)工作面防塵措施

2.2.1 爆破作業(yè)降塵

爆破作業(yè)采用濕式鉆眼，放炮使用水炮泥，控制產(chǎn)塵源。水炮泥是利用特制的塑料袋裝水，代替粘土炮泥填入炮眼內(nèi)，在爆炸的瞬間，大量水汽急劇向周圍擴(kuò)散，同時(shí)水在爆炸壓力作用下強(qiáng)力滲透到煤體中，從而有效地抑制大量煤塵的產(chǎn)生，即水封爆破除塵。放炮使用高壓遠(yuǎn)程電動(dòng)自動(dòng)噴霧裝置，利用放炮沖擊波啟動(dòng)電磁閥，打開噴霧，噴嘴噴霧至迎頭，降低放炮時(shí)產(chǎn)生的粉塵。

2.2.2 鑿巖作業(yè)降塵

井下鑿巖作業(yè)降塵可以采用濕式鑿巖降塵及干式孔口捕塵和孔底捕塵等除塵器除塵。另外還可以采用泡沫除塵，其原理是：表面活性物質(zhì)發(fā)泡劑與水混合后得到表面張力小于35mN/m的泡沫溶液，再將其用發(fā)泡裝置射向塵源。由于生成了體積很大的泡沫，造成了多界面潤(rùn)濕條件，大大地增加塵粒相互作用的表面，提高了對(duì)呼吸性粉塵的捕獲率。泡沫除塵的效果一般可達(dá)90%以上，對(duì)5μm以下的呼吸性粉塵，除塵率也可達(dá)80%以上【2】，和噴霧除塵相比，耗水量可減少一半以上。

2.2.3 裝巖作業(yè)降塵

裝巖作業(yè)通常采用噴霧灑水降塵，另外還采用運(yùn)輸機(jī)水電連鎖降塵，即在運(yùn)輸系統(tǒng)所有裝載點(diǎn)、轉(zhuǎn)載點(diǎn)，根據(jù)礦塵大小安設(shè)定點(diǎn)噴霧裝置，進(jìn)行經(jīng)?；虿欢〞r(shí)噴霧灑水。當(dāng)運(yùn)輸距離較長(zhǎng)時(shí)，采用水電連鎖裝置，即輸送機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制噴霧閥門的電磁閥自動(dòng)打開，實(shí)現(xiàn)噴霧灑水。除此之外還采用礦車運(yùn)輸自動(dòng)灑水降塵。采用噴霧灑水的辦法澆灑礦車，多采用機(jī)械傳動(dòng)自動(dòng)控制方式，實(shí)現(xiàn)礦車通過時(shí)噴霧器工作，礦車通過后噴霧停止【3】。

2.2.4 綜掘機(jī)掘進(jìn)過程降塵

通過在綜掘機(jī)上安裝液壓除塵風(fēng)機(jī)降塵，機(jī)載式除塵風(fēng)機(jī)主要由進(jìn)風(fēng)集流器、噴霧器、液壓驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)導(dǎo)流體及脫水裝置組成。掘進(jìn)機(jī)液壓系統(tǒng)高壓油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，由此產(chǎn)生的負(fù)壓通過進(jìn)風(fēng)集流器將含塵空氣吸入凈化器，粉塵與噴霧器水霧混合后進(jìn)入風(fēng)機(jī)，在液壓驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)作用下，含塵氣流進(jìn)入旋風(fēng)導(dǎo)流體產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)與水霧粒子相互作用被捕獲，被捕獲的粉塵在離心力作用下被拋向凈化器，并進(jìn)入脫水裝置，在脫水器處從風(fēng)流中分離出來(lái)，由排污管排出，凈化的風(fēng)流由出風(fēng)口排出，從而達(dá)到凈化的目的。

2.2.5 錨噴支護(hù)作業(yè)降塵

在錨噴支護(hù)作業(yè)過程中，可產(chǎn)生大量粉塵，有的高達(dá)600mg/m3以上【4】。可采用潮料噴漿，在噴漿機(jī)回風(fēng)側(cè)安裝水射流除塵風(fēng)機(jī)，噴漿時(shí)開啟，利用水射流造成的負(fù)壓抽風(fēng)降塵。另外還可以通過水幕凈化、除塵器除塵等措施,來(lái)降低錨噴支護(hù)作業(yè)時(shí)的粉塵濃度。

2.3 其他場(chǎng)所及個(gè)人防塵措施

2.3.1 主要巷道防塵

礦井主要進(jìn)風(fēng)巷、采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷、采煤工作面上下順槽及掘進(jìn)工作面分別安裝兩道凈化水幕噴霧降塵。

2.3.2 裝載運(yùn)輸作業(yè)防塵

煤流運(yùn)輸各轉(zhuǎn)載點(diǎn)、卸載點(diǎn)安裝自動(dòng)噴霧降塵裝置，利用濕潤(rùn)管濕潤(rùn)溜煤眼中的煤炭或者使用密閉罩、半密閉罩將塵源密封起來(lái)，從下部將含塵空氣抽至除塵器中凈化。一般采用康夫洛自動(dòng)噴霧灑水裝置，在煤下落高度大的地方，裝設(shè)密閉罩戴除塵器除塵，從而達(dá)到凈化空氣的目的。

2.3.3 翻籠倒煤作業(yè)防塵

一般采用自動(dòng)噴霧灑水措施，抑制煤塵的飛揚(yáng)。還采用將產(chǎn)塵點(diǎn)完全密閉，從下部將含塵空氣抽出進(jìn)行凈化處理，從而降低翻籠作業(yè)時(shí)揚(yáng)起的大量粉塵。

2.3.4 風(fēng)流凈化措施

當(dāng)進(jìn)風(fēng)井巷和采掘工作面的風(fēng)源含塵量超過0.5 mg/m3時(shí)，應(yīng)采取風(fēng)流凈化措施。礦井風(fēng)流凈化分為主進(jìn)風(fēng)源凈化和局部地點(diǎn)的風(fēng)流凈化兩種。對(duì)于主進(jìn)風(fēng)源，首先要防止地表粉塵進(jìn)入地下，保護(hù)入風(fēng)質(zhì)量。當(dāng)入風(fēng)流含塵量超標(biāo)時(shí)，可采用水幕凈化或靜電除塵等措施。對(duì)于井下局部塵源的凈化，要求采用的除塵裝置具有體積小、效率高、阻力小，能有效地除去細(xì)微塵粒及工作可靠等特點(diǎn)。

2.3.5 個(gè)體防護(hù)

個(gè)體防護(hù)也是一種綜合防塵措施之一，它在治理粉塵、消滅塵肺病的工作中占有極其重要的地位，是職工自我保護(hù)，自我防范的最基本、最有效手段之一。主要手段有，每月定期發(fā)放防塵口罩、毛巾等個(gè)人勞保用品，加強(qiáng)防塵知識(shí)宣傳教育，提高職工的防塵意識(shí)，在作業(yè)中自覺地佩帶防護(hù)用品。

3 結(jié)語(yǔ)

為適應(yīng)新世紀(jì)采礦工業(yè)的發(fā)展，建立安全、清潔的作業(yè)環(huán)境，對(duì)呼吸性粉塵的控制，是煤礦防塵工作的主要發(fā)展方向。應(yīng)在吸收國(guó)外防塵技術(shù)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)發(fā)展適合我國(guó)煤礦生產(chǎn)條件的吸塵滾筒、干式布袋除塵技術(shù)、聲波霧化除塵技術(shù)、高壓或超高壓噴霧降塵等技術(shù)。另外，積極開發(fā)物理化學(xué)除塵等新技術(shù)，為我國(guó)煤礦粉塵的防治提供技術(shù)支持。

【1】國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.《煤礦安全規(guī)程》[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2006年

【2】尚建國(guó)，楊鳳玲，程芳琴.煤礦井下煤塵治理技術(shù)研究進(jìn)展【J】科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2009,19（33）：112-113

【3】吳安強(qiáng).淺談煤礦井下粉塵綜合治理【J】煤礦現(xiàn)代化，2008（4）：31-32

【4】宋濤.礦山企業(yè)粉塵控制現(xiàn)狀及對(duì)策【J】科技資訊，2006（8）：9-10