綜掘工作面防塵技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢探究

摘 要：文章對目前國內(nèi)外煤礦綜掘工作面粉塵防治研究的現(xiàn)狀與進展進行分析，以期為煤礦綜掘工作面的粉塵防治研究提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：綜掘工作面；防塵技術(shù)；現(xiàn)狀；趨勢

煤礦井下綜掘工作面是粉塵污染的主要來源，產(chǎn)塵量占全礦井的85%以上。近年來，隨著煤礦綜掘機械化程度和生產(chǎn)強度的提高，煤礦綜掘工作面的粉塵產(chǎn)量劇增。由于綜掘工作面空間狹小、生產(chǎn)環(huán)境特殊，且受生產(chǎn)條件和現(xiàn)有技術(shù)的限制，此處粉塵濃度較高且治理難度大。據(jù)衛(wèi)生部數(shù)據(jù)，2013年全國共報告職業(yè)病26393例，其中塵肺病23152例，占報告總例數(shù)的近九成。塵肺病病例中，煤工塵肺病為13955例，占塵肺病總例數(shù)的六成以上。因此對粉塵濃度實行嚴(yán)格控制，最大限度地降低作業(yè)人員接觸粉塵的量，尤其要減少礦井空氣中呼吸性粉塵濃度，是減少粉塵危害的有效途徑。

1 綜掘巷道的粉塵來源

煤礦井下的許多操作行為及工作地點，都會產(chǎn)生粉塵，如綜掘工作面、綜掘運輸設(shè)備中不同的轉(zhuǎn)運點，巷道巷壁對浮塵進行二次揚塵、支護流程中的打眼操作等。文章研究的是綜掘工作面中的粉塵，數(shù)量最多的綜掘工作面粉塵，出現(xiàn)于掘進機操作過程中，即截割煤巖環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)的操作原理是利用掘進機的截齒向煤巖施力進行積壓，這樣煤巖就會完成粉碎，這一過程中勢必產(chǎn)生大量礦塵。還有就是利用掘進機來裝運煤巖過程中，煤巖的不停運動同樣會導(dǎo)致大量粉塵。如果利用綜掘機來運送煤巖，無論是掘進機經(jīng)橋式轉(zhuǎn)載機，還是可伸縮帶式輸送機，其各個轉(zhuǎn)運點都是粉塵高發(fā)區(qū)。這些轉(zhuǎn)運點落差各異，因此在煤巖降落過程中就會形成許多粉塵，而這些粉塵會經(jīng)由綜掘巷道中預(yù)留通風(fēng)口的吹送，散布到巷道里，這樣巷道中的粉塵就會大量積攢。綜掘巷道的巷壁也有許多粉塵，因為降落下來的一些顆粒很小的粉塵會在風(fēng)的吹松下上升到空氣中，從而進入到礦井工人工作地點。支護流程中，進行打眼工作同樣會產(chǎn)生粉塵，因為機器鉆頭來回高速運作，煤巖會由于受力而被擠壓掉落，形成粉塵，如果是風(fēng)鉆的話，在風(fēng)的推動作用下，粉塵濃度會更高。

2 綜掘工作面粉塵治理情況分析

當(dāng)前礦井下對于綜掘工作面粉塵的治理，一般是采用多項措施進行綜合除塵，具體過程如下：一是借助于所建立的長壓短抽通風(fēng)系統(tǒng)，使清潔風(fēng)流經(jīng)過一個較長距離的運送，進入到工作面中，來控制工作面中的粉塵；二是在掘進機中配備內(nèi)外噴霧設(shè)施，內(nèi)噴霧的作用是增加煤巖的濕潤度，這樣煤巖在接受截割時，所產(chǎn)生的粉塵數(shù)量將減少，外噴霧的作用使煤巖受力被截割后降落時產(chǎn)生較少的粉塵；三是在掘進機后端位置20-30m處安置除塵器并充分發(fā)揮其作用，這樣就能夠?qū)ぷ髅嬷写嬖诘姆蹓m過濾并盡量吸收，以降低工作面粉塵總量；四是通過控制煤巖的下降高度、采用密閉抽塵、利用噴霧灑水等方法，控制轉(zhuǎn)運點的粉塵；五是利用水來噴灑和沖洗巷道巷壁，并在巷道巷壁噴粘塵劑，以控制粉塵。使用的具體技術(shù)如下。

（1）煤巖層預(yù)先注水以減少粉塵?？梢詫C掘工作面進行打眼，利用所鉆出的孔注入一定量的水，這樣煤巖會更加濕潤，其被截割和粉碎時所產(chǎn)生的粉塵就會減少。（2）利用噴霧來降低粉塵量。利用噴嘴進行高壓噴水，就會在空中形成水霧，而水霧能夠結(jié)合空氣中的粉塵，這樣融合了水的粉塵重量增加，因而降落速度增加，就不會漂浮和停留在空中，這樣綜掘工作面中留存的粉塵濃度就會被降低。目前掘進機設(shè)置了內(nèi)外噴霧，還有轉(zhuǎn)運點也是利用這種技術(shù)控制粉塵。（3）通過風(fēng)力消除粉塵。在井下工作區(qū)中，風(fēng)力對于除塵的作用是非常明顯的，即通過風(fēng)來稀釋粉塵，然后借助于負(fù)壓風(fēng)對被稀釋的粉塵施力，將其強制驅(qū)除到礦井外，這種做法的優(yōu)勢在于在控制粉塵的同時也不會污染巷道。（4）利用空氣幕實現(xiàn)隔塵目的?？梢詫l形風(fēng)口中產(chǎn)生的條縫形空氣射流，使粉塵脫離于周圍的空氣，從而將粉塵隔離出工作區(qū)。（5）利用除塵設(shè)備來消除粉塵。這種專業(yè)設(shè)備的工作流程是：將工作面中存在的粉塵輸送到密閉箱體中并采取一些處理手段，例如過濾和吸收等，這樣就確保了空氣的潔凈度。當(dāng)前我國有各種類型的除塵設(shè)備，其工作原理各不相同，但是考慮到綜掘巷道空間有限，設(shè)備需要不停變換工作地點，因而最經(jīng)常使用的是濕式除塵器。（6）利用泡沫來消除粉塵。可以通過壓縮空氣來混合水和表面活性劑，并將其通過混合器和發(fā)泡裝置的金屬網(wǎng)產(chǎn)生非常細微的泡沫，再將這些泡沫噴射到粉塵中，這些泡沫可以粘沾粉塵，同時增加粉塵濕潤度，使其攔截、下降，基本上所有接觸到泡沫的粉塵都可以被處理掉，而且并不需要耗用過多的水。（7）人員的個體防護。主要是需要井下員工借助一些簡單設(shè)備進行人工防塵，如佩戴防塵口罩和防塵帽，這樣也能夠?qū)Ψ蹓m進行過濾，減少吸入量。

3 綜掘工作面粉塵治理中的不足

（1）盡管掘進機的內(nèi)外噴霧裝置對于控制粉塵有非常明顯的效果，但是噴嘴堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重，而且水封損害概率過高，因此所噴出的水霧對于控塵效果不好。（2）井下除塵系統(tǒng)、掘進機和工作面所配備的通風(fēng)系統(tǒng)，功能較低，沒有充分考慮到所需要通風(fēng)的風(fēng)量，通風(fēng)風(fēng)筒與除塵設(shè)備風(fēng)口距離的配合性不夠。（3）目前我國礦井下操作，最常見的除塵設(shè)備是濕式除塵器，這類設(shè)備成本較低，而且操作簡單，能夠在短時間內(nèi)增加粉塵濕潤度，同時可以將一些有毒氣體過濾和吸收。而其缺點是對于水和其他液體的消耗較多，同時對于污水的處理成本較高，酸性氣體對設(shè)備也有一定損害，而且在氣溫較低時，還要對設(shè)備進行保護處理，一些呼吸性粉塵沒有得到很好的控制和清除，如果礦井所在區(qū)域溫度較低，供暖條件較差，這類設(shè)備就很難發(fā)揮作用。（4）除塵系統(tǒng)噪音較大，靈活性不足。

4 綜掘工作面粉塵治理技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）積極研發(fā)功能更強的噴嘴，尤其是要注意噴嘴的堵塞問題，降低更換概率，控制使用成本。（2）通風(fēng)除塵技術(shù)方面，可以借助于附壁風(fēng)筒通風(fēng)技術(shù)形成漩渦狀風(fēng)流，這種風(fēng)流對于粉塵的控制效果較為明顯。（3）注意除塵風(fēng)機的選擇要符合井下實際操作要求，對于壓入式通風(fēng)機，要合理規(guī)劃其有效通風(fēng)距離。（4）目前除塵風(fēng)機一般安置在掘進機后端，實際工作時無法靈活移動，因此要致力于研究能夠與掘進機配合更完善的除塵風(fēng)機。（5）干式除塵系統(tǒng)的技術(shù)要求是效能更高、占用體積更小，噪音更低，并可以在各種不同條件的環(huán)境中應(yīng)用。（6）利用泡沫除塵的關(guān)鍵是發(fā)泡器的構(gòu)造和泡沫劑配比，即如何使發(fā)泡器發(fā)射更多、粘沾性更高的泡沫。（7）研發(fā)多機理的復(fù)合型除塵設(shè)備，包括慣性沖擊靜電除塵器、靜電旋風(fēng)除塵器、靜電增強纖維過濾除塵器等技術(shù)更先進、工作效率更高的設(shè)備。（8）可利用磁力、電凝聚、超聲霧化、移動床顆粒層除塵器等符合節(jié)能環(huán)保的技術(shù)來消除粉塵。（9）在長鉆孔煤巖層注水方面也要積極研發(fā)新技術(shù)，包括如何設(shè)計鉆孔、如何進行封孔、采用哪種設(shè)備注水和注水流程等。（10）綜掘工作面的呼吸性粉塵一直較難治理，可參考的技術(shù)主要是調(diào)整水霧和霧化的方式兩方面，前者如磁化水降塵技術(shù)、荷電水霧降塵技術(shù)；后者如壓氣噴霧降塵技術(shù)、超聲霧化降塵技術(shù)、旋轉(zhuǎn)噴霧罩封塵源技術(shù)等。

5 結(jié)束語

真正實現(xiàn)對綜掘工作面粉塵的控制和治理還需要不斷努力，包括技術(shù)、設(shè)備和流程等多個方面，要積極總結(jié)目前在除塵方面的做法，對所應(yīng)用的設(shè)備進行改造，實現(xiàn)除塵的節(jié)能、高效和便利性。

參考文獻

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作者簡介：趙基國（1985，12-），男，籍貫：山西平遙，太原煤氣化集團公司華勝煤業(yè)有限公司。