淺談煤塵的治理方法

鄧躍峰 曾 健

（云南省地方煤礦設(shè)計研究院 云南 昆明 650000）

1 煤塵的產(chǎn)生

煤塵是煤礦生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的微細顆粒，也叫做粉塵。懸浮于空氣中的煤塵稱為浮塵，已沉落的煤塵稱為積塵，煤井防塵的主要對象是浮塵。表明煤塵狀況的指標有：煤塵濃度,懸浮于單位體積空氣中的煤塵量。產(chǎn)塵強度，單位時間進入空氣中的煤塵量。相對產(chǎn)塵強度，每采掘一噸煤所產(chǎn)生的煤塵量。礦井各生產(chǎn)過程都產(chǎn)生礦塵，以鑿巖、爆破、裝運和破碎工序為主。鑿巖產(chǎn)塵持續(xù)時間長，塵粒較細，是達到衛(wèi)生標準合格率較低的一個工序。爆破產(chǎn)塵特點是短時間產(chǎn)生大量的煤塵并伴有炮煙，可能污染和影響其他工作區(qū)。隨著生產(chǎn)設(shè)備和工藝的發(fā)展，產(chǎn)塵狀況也將發(fā)生變化，應(yīng)經(jīng)常進行觀測，及時采取防塵措施，保證作業(yè)場所煤塵濃度達到國家規(guī)定的要求。

2 煤塵的成分

煤巖被粉碎成煤塵后化學(xué)成分基本上無改變，但因有些成分易被粉碎或比重較小，使煤塵中各成分的含量與原礦巖稍有不同。從安全衛(wèi)生角度考慮，主要了解煤塵中是否含有有毒物質(zhì)、放射性物質(zhì)、燃燒與爆炸性物質(zhì)和游離二氧化硅，以便采取相應(yīng)的預(yù)防措施。游離狀態(tài)的二氧化硅是許多煤巖的組成成分，分布很廣，危害面大且嚴重。防止硅塵危害是煤井防塵工作的重要任務(wù)。

3 煤塵的危害

煤塵的危害是多方面的，如爆炸性危害，有毒或放射性煤塵的危害，對眼、粘膜或皮膚的刺激作用，降低能見度及對機電設(shè)備磨損等，但最普遍且嚴重的危害是能引起塵肺病。塵肺病是由于長期大量吸入煤塵而引起的以肺組織纖維化為主的職業(yè)病。幾乎所有煤塵都能引起塵肺病，如矽（硅）肺病、石棉肺病、煤肺病、煤矽肺病等，以矽（硅）肺病最為普遍。影響矽肺病發(fā)生與發(fā)展的因素主要有：煤塵化學(xué)成分 （游離二氧化硅含量）、粒徑與分散度、濃度以及接觸時間、勞動強度等。

4 煤塵治理措施

4.1 煤層注水防塵

煤層注水、濕潤煤體是采煤工作面防塵的基本措施。目前長鉆孔煤層注水已被廣泛采用，其降塵效果與煤層的裂隙和孔隙的發(fā)育程度、注水參數(shù)等因素有關(guān)，一般的降塵率可達55%到80%。隨著綜采放頂煤開采工藝的廣泛采用，長鉆孔煤層注水的鉆孔布置方式、封孔工藝、注水方法及裝備也有了新進展。

采用綜采放頂煤開采工藝開采厚煤層時，多數(shù)是一次采全高。由于水在煤層中沿垂直層方向的滲透性很差，因此，在注水鉆孔的布置上應(yīng)充分考慮到煤層全厚的濕潤問題。很多煤礦根據(jù)本礦的巷道布置等具體條件探索了各種布孔方式。

4.2 噴霧降塵

采煤機滾筒割煤及向刮板輸送機裝煤時產(chǎn)生大量煤塵，是綜采或綜采放頂煤工作面的主要塵源。采煤機都有針對該塵源而設(shè)置的內(nèi)外噴霧系統(tǒng)，在截齒的產(chǎn)塵區(qū)噴射水霧實施濕式割煤，抑制煤塵產(chǎn)生，減少煤塵飛揚。但是，由于采煤機的內(nèi)噴霧經(jīng)常發(fā)生噴嘴堵塞和供水系統(tǒng)密封漏水故障而不能正常發(fā)揮其應(yīng)有的作用；采煤機原有的外噴霧也常常不能適應(yīng)大功率采煤機的降塵要求。掘進機也存在類似情況。此外，對移架、放煤、運煤及轉(zhuǎn)載點等塵源，也迫切需要解決自動噴霧控制技術(shù)。

我國對采煤機的防塵主要是采用低壓噴霧降塵技術(shù)，雖然起到了重要作用，但由于噴霧水壓低，霧化效果差，而且容易造成噴嘴堵塞，嚴重影響了采煤機的噴霧降塵效果。國外，如法國、俄羅斯和美國等采煤發(fā)達國家卻早已采用采煤機割煤高壓外噴霧降塵技術(shù)，取得了極佳效果。近幾年，我國部分煤礦也開始使用采煤機割煤高壓外噴霧降塵技術(shù)，并且取得了可喜的降塵效果。

4.3 采煤機負壓二次降塵

負壓二次降塵技術(shù)是利用噴吸裝置向塵源區(qū)域噴射霧流降塵，與此同時，在噴吸裝置內(nèi)部的射流后方形成負壓區(qū)，將噴吸裝置尾部負壓場內(nèi)的含塵空氣吸入并通過噴吸裝置再噴射出去，在這一過程中將煤塵捕捉下來。這種降塵方法和降塵效果與霧流參數(shù)（霧粒直徑、霧粒運動速度、霧粒密度）、負壓強度、吸入空氣量、吸氣口負壓場范圍、工作區(qū)風(fēng)速及方向等因素有關(guān)。對噴吸裝置而言，則與裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、安裝位置、方向、噴嘴形式、噴口尺寸噴霧壓力及流量等因素有關(guān)。采用負壓二次降塵技術(shù)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場條件進行技術(shù)設(shè)計。

4.4 液壓支架移架和放煤口放煤自動噴霧降塵

液壓支架移架和放煤口放煤是綜采放頂煤工作面僅次于采煤機割煤的兩個主要產(chǎn)塵源，應(yīng)采取有效的治理技術(shù)加以防治。對液壓支架移架和放煤口放煤的防塵，主要是采取自動噴霧降塵方法，即利用一個多功能自動控制閥并通過與支架液壓系統(tǒng)（支架動作）的聯(lián)動而實現(xiàn)支架移架和放煤噴霧的自動化。

5 濕式除塵器除塵

我國自廣泛采用機掘工藝以來，為了控制煤塵的產(chǎn)生與擴散，除了采用與完善噴霧技術(shù)之外，還引進并重點研制了各種類型的除塵技術(shù)和設(shè)備，如文丘里式除塵器、濕式過濾式除塵器、濕式除塵機及水射流除塵風(fēng)機（器）等，并在實際應(yīng)用中發(fā)揮了不同程度的除塵作用，但都有各自的特點與不足。近期又開發(fā)出濕式振弦柵除塵器、機載液動風(fēng)機旋流除塵器及渦流控塵與濕式旋流除塵等技術(shù)。它們都具有體積小、耗水量小、處理風(fēng)量較大及除塵效率高，尤其是對微細粉塵除塵效率更高等特點。

5.1 濕式振弦柵除塵

濕式振弦柵除塵器有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是固定式振弦柵式除塵器，常稱為振弦柵除塵器；另一種是旋轉(zhuǎn)式振弦柵除塵器，常稱為旋轉(zhuǎn)柵除塵器。振弦柵除塵器由電動或液動的風(fēng)機、噴嘴、振弦柵、脫水裝置、殼體及機座等組成。其關(guān)鍵部件是振弦柵。

5.2 渦流控塵與濕式旋流除塵

渦流控塵與濕式旋流除塵器采用渦流控塵和旋流除塵相結(jié)合的綜合除塵原理凈化機掘（綜掘）工作面的含塵氣流。

6 袋式除塵—密閉抽塵及凈化

我國對機掘工作面的防塵，基本上都是采用濕式除塵器進行除塵，主要原因是濕式除塵器結(jié)構(gòu)較為簡單，體積較小，使用方便。但是它的缺點是對呼吸性粉塵的除塵效率較低，而且能耗較大，噪聲大，對污水的處理難度較大。為解決這些問題，國內(nèi)外在不斷完善濕式除塵器的同時，重點開發(fā)應(yīng)用袋式除塵器。袋式密閉的目的是把局部塵源所產(chǎn)生的礦塵限制在密閉空間之內(nèi)，防止其飛揚擴散，污染作業(yè)環(huán)境，同時為抽塵凈化創(chuàng)造條件。密閉凈化系統(tǒng)由密閉罩、排塵風(fēng)筒、除塵器和扇風(fēng)機等組成。

6.1 吸塵罩

塵源位于吸塵罩口外側(cè)的不完全密閉型式，靠罩口的吸氣作用吸捕礦塵。由于罩口外風(fēng)速隨距離而急速衰減，控制礦塵擴散的能力及范圍有限，適用于不能完全密閉起來的產(chǎn)塵點或設(shè)備，如裝車點、采掘工作面、錨噴作業(yè)等。

6.2 密閉罩

將塵源完全包圍起來，只留必要的觀察或操作口。密閉罩防止礦塵飛揚效果較好，適用于比較固定的產(chǎn)塵點和設(shè)備，如皮帶運輸機轉(zhuǎn)載點、干式鑿巖機、破碎機、翻籠、溜井等。

7 除塵器

密閉中含塵空氣經(jīng)風(fēng)筒與風(fēng)機抽出后，如不能直接排到回風(fēng)巷道，必須用除塵器凈化，達到衛(wèi)生要求后，才能排到巷道中。機械除塵器，包括重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等，其結(jié)構(gòu)簡單、價低，但除塵效率不高，常用作多級除塵系統(tǒng)的前級。過濾除塵器，包括袋式除塵器、纖維層除塵器、顆粒層除塵器等，其原理是利用礦塵與過濾材料間的慣性碰撞、攔截、擴散等作用而捕集礦塵。這類除塵器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，除塵效率高，但如果煤塵含濕量大時，濾料容易粘結(jié)，影響其性能。濕式除塵器，包括水浴除塵器、泡沫除塵器、濕式旋流除塵器、濕式過濾除塵器、文氏管除塵器等。這類除塵器主要用水作除塵介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單，效率較高，但需處理污水，且礦井供排水系統(tǒng)應(yīng)完善，應(yīng)用較多。電除塵器，包括干式與濕式靜電除塵器。它利用電力分離捕集礦塵，除塵效率高，造價較高，但在有爆炸性氣體和過于潮濕環(huán)境，不適于采用。

8 密閉抽塵凈化系統(tǒng)

密閉抽塵凈化系統(tǒng)一般由密閉（吸塵）罩、風(fēng)筒、除塵器及風(fēng)機等部分組成，應(yīng)根據(jù)具體條件設(shè)計。礦井有許多產(chǎn)塵量大且比較集中的塵源，為保證作業(yè)環(huán)境的礦塵濃度達到衛(wèi)生要求和不污染其他工作地點，采取抽塵凈化系統(tǒng)，就地消除礦塵，常是經(jīng)濟而有效的方法。如掘進工作面、溜井、裝載站、破碎機、運輸機、錨噴機、翻籠等塵源，皆可考慮采取這一防塵措施。

9 風(fēng)水聯(lián)動遠程噴霧裝置

煤礦生產(chǎn)爆破是產(chǎn)生粉塵最集中、產(chǎn)生煙霧最大的過程，如果得不到最有效的控制，既影響礦工的身體健康，甚至?xí)斐擅簤m爆炸；井下空氣質(zhì)量差、渾濁；有些職工急于生產(chǎn)不等煙霧散盡就進迎頭工作對身體健康影響更大。由于迎頭能見度低給安全工作埋下隱患。風(fēng)水聯(lián)動遠程噴霧裝置在塵源上進行了十分有效的控制，降塵效果非常明顯。并且迅速稀釋了迎頭的炮煙，提高了迎頭的工時利用，消除了因迎頭消煙慢能見度低給安全工作帶來的不利因素。此裝置結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，投資少，效果好，效益高。

10 通風(fēng)除塵

隨著煤礦機掘進技術(shù)的高速發(fā)展，大功率掘進機的廣泛采用，機掘（綜掘）工作面的產(chǎn)塵量劇增，作業(yè)環(huán)境惡化，嚴重威脅著礦井的安全生產(chǎn)和工人的身體健康。實踐表明，采用抽塵凈化技術(shù)是降低機掘工作面粉塵濃度的有效途徑。國內(nèi)外都是采用長壓短抽的混合式通風(fēng)，將掘進頭的含塵風(fēng)流吸入除塵器中加以凈化。這種通風(fēng)除塵技術(shù)降低工作面及巷道內(nèi)粉塵濃度的效果取決于兩個因素：一是通風(fēng)除塵系統(tǒng)吸塵（收集含塵風(fēng)流）的有效性；二是除塵器的除塵效率。我國在這兩個方面的研究與試驗都取得了重要成果。

11 結(jié)語

隨著我國煤塵治理技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)新方法的不斷出現(xiàn)，以及國外煤塵治理技術(shù)、設(shè)備的引進，將大大提高煤塵的綜合治理能力。

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