淺談“泡沫除塵技術(shù)”在我國煤礦的應(yīng)用

裴聯(lián)芳

（長治市煤礦技術(shù)服務(wù)中心,山西 長治 046000）

淺談“泡沫除塵技術(shù)”在我國煤礦的應(yīng)用

裴聯(lián)芳

（長治市煤礦技術(shù)服務(wù)中心,山西 長治 046000）

為了有效防治煤礦井下粉塵的擴散, 改善工人工作環(huán)境、提高除塵效率和增強井下工作安全性，通過對泡沫除塵技術(shù)原理及其優(yōu)越性的分析.提出了泡沫除塵法在煤礦井下的應(yīng)用并對井下除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)作了設(shè)計，提出并開發(fā)出了一整套新型礦用泡沫降塵技術(shù), 分析了該技術(shù)的除塵優(yōu)點；介紹了泡沫的制備、泡沫發(fā)生器的研制和泡沫除塵裝置的研制。

煤礦：泡沫除塵；鉆孔；突出軟煤層

0 引言

礦井粉塵主要來源于采煤、運輸、掘進(jìn)、爆破、裝巖、鉆孔等工序，是煤炭開采過程中主要災(zāi)害之一。礦井粉塵的危害主要表現(xiàn)在兩個方面,一是發(fā)生煤塵爆炸,造成礦毀人亡, 嚴(yán)重制約著煤礦的安全生產(chǎn)；二是誘發(fā)矽肺病、慢性中毒、皮膚病等,嚴(yán)重威脅作業(yè)人員的身心健康。目前，煤礦井下除塵方式主要有噴霧灑水、通風(fēng)除塵、煤層注水和除塵設(shè)備等。噴霧灑水耗水量大、影響井下施工環(huán)境、噴嘴易堵塞，通風(fēng)除塵只能作為輔助除塵、煤層注水易形成積水，除塵設(shè)備投資大等；為了克服以上除塵技術(shù)除塵效果的不足, 在分析、研究當(dāng)前國內(nèi)外除塵技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上, 研究高效防治礦井粉塵的泡沫技術(shù)及裝備,有效治理了煤礦井下粉塵災(zāi)害, 為粉塵災(zāi)害的防治提供了新的技術(shù)手段和理論基礎(chǔ)。

1 泡沫除塵技術(shù)的機理與特點

除塵用的泡沫由空氣、水、發(fā)泡劑和多種助劑經(jīng)過物理發(fā)泡而成。將發(fā)泡劑加入到水中, 降低了水的表面張力, 將通過發(fā)泡器生成的大量細(xì)膩均勻的泡沫在壓縮空氣的作用下噴灑到塵源上或空氣中。 與現(xiàn)有的除塵技術(shù)相比, 泡沫除塵技術(shù)不但兼有一般噴霧和化學(xué)抑塵的優(yōu)點, 還有以下特點：① 當(dāng)泡沫噴灑并覆蓋到產(chǎn)塵源處, 形成無空隙的泡沫體覆蓋和遮斷塵源，使得粉塵得以濕潤和抑制， 可有效阻止粉塵向外界擴散；② 當(dāng)泡沫液噴灑到含塵空氣中, 泡沫群的總體積和總面積增大, 大幅增加了與塵粒的碰撞概率；③ 泡沫的液膜中含有高效發(fā)泡的表面活性劑（發(fā)泡劑）, 能大幅度降低水的表面張力, 發(fā)泡劑分子在水溶液和粉塵顆粒接觸的界面上吸附, 迅速改變粉塵的濕潤性能,增加了粉塵被濕潤的速度；④泡沫具有很好的黏性, 粉塵一旦和泡沫接觸將會迅速被泡沫粘附, 從而也增加了泡沫和粉塵的粘附效率。根據(jù)不同粒徑粉塵的濕潤性能, 確定了發(fā)泡劑的最佳添加量是0.5％（體積分?jǐn)?shù)）

圖 1 泡沫除塵系統(tǒng)原理

2 泡沫除塵系統(tǒng)

2.1 泡沫除塵系統(tǒng)機理

泡沫除塵系統(tǒng)機理（如圖1所示）。A點接井下壓風(fēng)管經(jīng)高壓空氣過濾器在C點三通處分為兩路，一路進(jìn)入氣動定量添加泵，在負(fù)壓的作用下將發(fā)泡劑液箱內(nèi)的發(fā)泡劑引入D點的混合器，同時混合器在由B點引入的壓力水經(jīng)過濾器13過濾，利用壓力水與發(fā)泡劑和空氣的混合物的摩擦，產(chǎn)生非常均勻的混合液，從而壓入泡沫發(fā)生器10：另一路經(jīng)減壓閥6進(jìn)入泡沫發(fā)生器10，壓縮空氣鼓吹發(fā)泡網(wǎng)上的液膜，使其產(chǎn)生大量細(xì)膩的泡沫，泡沫由發(fā)泡器泡沫出口排出，經(jīng)橡膠軟管送至噴沫裝置8，由噴沫裝置上的泡沫噴頭將泡沫噴出。

2.2 泡沫除塵技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用展望

在煤礦井下松軟突出煤層鉆孔施工過程中，產(chǎn)塵量超標(biāo)嚴(yán)重，并且除塵非常困難，為此本文介紹一種用于松軟突出煤層鉆孔除塵的裝置（如圖2所示），利用上述泡沫除塵系統(tǒng)，在孔口安裝，下圖2所示，泡沫除塵裝置主要由泡沫發(fā)生器、支架和除塵罩組成。鉆孔前先將支架調(diào)整到合適的位置，然后開啟泡沫發(fā)生器，此時均勻細(xì)膩的泡沫被壓風(fēng)吹入除塵罩，鉆孔過程中產(chǎn)生的粉塵被泡沫包裹、濕潤，最后在重力的作用下掉在除塵罩底部的溜煤孔。

圖2 煤層鉆孔除塵的裝置

掘進(jìn)機在煤礦井下掘進(jìn)工作面掘進(jìn)過程中產(chǎn)生的揚塵，在內(nèi)外噴霧的降塵作用下雖然能部分抑制，但是在每次掘進(jìn)工作后，掘進(jìn)機前部總是殘留很多積水，影響了后續(xù)探放作業(yè)的工作進(jìn)度。利用泡沫除塵系統(tǒng)能夠覆蓋到產(chǎn)塵源處, 形成無空隙的泡沫體覆蓋和遮斷塵源，使得粉塵得以濕潤和抑制，可有效阻止粉塵向外界擴散，并且能夠顯著減少掘進(jìn)面積水。

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