試論煤礦開采過程中的粉塵防治工藝

王煜文

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左權(quán)宏遠(yuǎn)煤業(yè)有限公司，山西 左權(quán) 032600）

引言

礦井中粉塵的存在，極大的威脅著煤礦的安全生產(chǎn)，粉塵的威脅不僅體現(xiàn)在對生產(chǎn)人員身體健康的威脅，甚至還有可能引發(fā)不可估計的爆炸事件。因此，國內(nèi)大部分礦井施工過程中非常注重粉塵防治工作，可是，也有極少的一部分礦場并沒有對此加以重視，極有可能釀成無法彌補的后果。筆者認(rèn)為，煤礦粉塵治理首先要從預(yù)防上做起，通過從源頭抓起的方法做好粉塵治理工作。

1 煤礦開采過程中粉塵的危害

所謂的粉塵，指的就是在煤礦開采過程中產(chǎn)生的巖石、落煤，運輸過程中出現(xiàn)的煤塵的總稱，就目前而言，礦井工作粉塵主要由回采工作和掘進(jìn)工作產(chǎn)生，粉塵的產(chǎn)生會對礦井開采造成巨大的危害，它的危害主要體現(xiàn)在礦井安全及對人體健康危害兩個方面。

1）煤礦開采人員長期置身于礦井中工作，一旦吸入大量的粉塵，不僅會患上煤矽肺病、矽肺病，還會患上煤肺病，從事開采工作的時間、粉塵濃度、粉塵的分散度和粒度以及SiO2的含量，都是造成煤矽肺病的重要因素。

2）粉塵一旦長期暴漏在礦井中，很有可能由于高溫而產(chǎn)生爆炸，這對工作人員的生命安全及礦井安全來說都是非常大的威脅，多年前國內(nèi)就發(fā)生過多起由于粉塵爆炸而造成的悲劇，因此，引入先進(jìn)的粉塵防治工藝迫在眉睫。

2 當(dāng)前國內(nèi)煤礦使用的粉塵防治工藝

1）通風(fēng)除塵工藝。通風(fēng)除塵工藝是礦井粉塵防治中經(jīng)常用到的一種技術(shù)，主要是將粉塵的濃度稀釋到安全范圍當(dāng)中，以確保礦井生產(chǎn)的安全。通風(fēng)除塵效果由粉塵濕潤程度、粉塵的形狀、粒度、密度以及風(fēng)流方向、風(fēng)速等因素決定，如果風(fēng)速太慢，粉塵的顆粒會和空氣分離，下沉到地面上，會停留在采掘空間而不方便排出，久而久之使礦井中的粉塵濃度大量增加，危險性提高；但風(fēng)速過高也不利于粉塵的排出，高風(fēng)速雖然能夠?qū)⒎蹓m從采掘空間中吹起來，但會同時提高粉塵的濃度。經(jīng)過實踐，覺得排塵的最佳風(fēng)速應(yīng)當(dāng)控制在0.5～0.8m／s中間。掘進(jìn)煤巷、回采工作面最高風(fēng)速應(yīng)當(dāng)為4.1m／s，機械化采煤工作面風(fēng)速應(yīng)當(dāng)控制在1.6～2.4m／s左右，將排塵風(fēng)速控制在這一范圍內(nèi)，不僅能夠滿足采掘工作面通風(fēng)要求，還能將粉塵二次飛揚等情況考慮進(jìn)來。

2）噴霧降塵工藝。第一，內(nèi)、外噴霧降塵。當(dāng)前，我國在部分大型礦場開始試用機載泵高壓外噴霧降塵技術(shù)與固定泵供水高壓外噴霧技術(shù)，這兩項技術(shù)在美國、法國都有著十分廣泛的應(yīng)用，可以將降塵效果提高到88%左右，而我國傳統(tǒng)的降塵技術(shù)則無法達(dá)到這樣的效果。第二，高壓噴霧負(fù)壓一次降塵。這種技術(shù)的原理是負(fù)壓噴霧降塵和高壓噴霧降塵，礦場配備的噴霧裝置將霧流噴射到塵緣區(qū)，在噴射的過程中，噴吸裝置的射流后方將會產(chǎn)生負(fù)壓去，噴吸裝置將會將含塵空氣吸進(jìn)去，將煤塵捕捉到后，再將空氣噴射出去。雖然這項技術(shù)所運用的裝置結(jié)構(gòu)較為簡易，但是其除塵效果是非常好的，它的使用，有效的防止了粉塵向人行道空間、掘進(jìn)機司機作業(yè)面等地方擴(kuò)散。第三，滾筒搖臂徑向霧屏降塵。這項技術(shù)的使用更為簡便，是將錐形噴嘴裝置到采煤機滾筒搖臂之上，噴嘴上可以產(chǎn)生空心霧流，這種霧流能夠作為一道天然的屏障，防止粉塵出現(xiàn)。

3）化學(xué)除塵。煤礦采掘工作面防塵的主要措施是濕式作業(yè)，當(dāng)前，很多礦場在濕式除塵時將清水當(dāng)做液質(zhì)，可是，由于清水的張力十分高，水很難濕潤空氣中的粉塵，也就對呼吸性粉塵達(dá)不到好的捕捉效果。很多國家的技術(shù)人員都意識到了這一點，開始研究化學(xué)除塵工藝。例如：波蘭發(fā)明的泡沫除塵工藝，美國發(fā)明的濃度僅為0.1%的表面活性劑等，國內(nèi)對于化學(xué)除塵的研究剛剛處在初級階段，目前，國內(nèi)化學(xué)除塵主要使用的是化學(xué)抑塵劑，這樣技術(shù)在很多礦場中也取得了應(yīng)用。目前，還有很多化學(xué)除塵技術(shù)正在研發(fā)當(dāng)中。

4）磁化水降塵。除了上述幾種除塵工藝外，還可以通過改變水性質(zhì)的方法來除去呼吸性粉塵，這種方法被稱之為“磁化法”。因為水具有抗磁性，當(dāng)將外磁場加入到水這種物質(zhì)時，水就會出現(xiàn)附加磁場，而且，這個附加磁場將會和外磁場有著相反的方向，分子力與外磁場互相作用，就會使分子間的內(nèi)聚力有所減弱，使水分子的氫鍵聯(lián)系得以改變，這樣就會使水的表面張力有所變化，最終形成磁化水。由于水的霧化程度得到提高，溶解、吸附能力的增強，這就會使水捕捉到粉塵的能力得以提升。據(jù)有關(guān)試驗表明，磁極化強度越高，磁化水濕潤粉塵的速度就越快，當(dāng)磁極化的強度超過450mT，粉塵受到磁化水濕潤所需要的時間居然能比普通的清水快40%左右。利用這個原理，國內(nèi)一些研究機構(gòu)發(fā)明了專門用來磁化降塵用水的磁化噴咀，這種磁化噴咀能夠提高水的成霧能力，實現(xiàn)磁化降塵用水的目的。

3 我國粉塵防治工藝的提升建議

1）加強對國際先進(jìn)粉塵防治技術(shù)的研究。主要可以分為對輔助除塵設(shè)備、分段注水技術(shù)、高?？貕m設(shè)備等國際先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行研究，進(jìn)一步提升粉塵工藝水平。

2）研究注水煤層注水技術(shù)。防塵的關(guān)鍵就在于注水，可是，由于一些煤層有著十分特殊的機理，導(dǎo)致很難實施注水施工。一定要提高注水煤層的研究力度，找出切實可行的解決方案，與此同時，要要對注水自動化系統(tǒng)加以研究，對注水工程進(jìn)行有效監(jiān)控，從而提升防塵的能力。

3）防塵標(biāo)準(zhǔn)管理需要加強。粉塵的源頭一直是十分復(fù)雜的，因此，在采煤時，工作人員和防塵技術(shù)人員需要考慮很多問題和因素。使用哪種防塵技術(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦井的實際情況進(jìn)行判斷，并不是所有防塵技術(shù)都能應(yīng)用于某一礦場的，但是，可以指定一個科學(xué)的防塵標(biāo)準(zhǔn)，加強防塵標(biāo)準(zhǔn)管理，使粉塵防治規(guī)范化。

4）國際交流與合作，提升國內(nèi)粉塵防治技術(shù)。一些國際發(fā)達(dá)國家的粉塵防治設(shè)備和技術(shù)十分先進(jìn)，在這一點不能否認(rèn)，我們一定要抱著謙虛的態(tài)度去學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備，推動國內(nèi)粉塵防治工藝的不斷進(jìn)步。生物試劑除塵、超聲波除塵等現(xiàn)代化除塵技術(shù)是國內(nèi)粉塵防治煙具的重要方向。

4 結(jié)語

綜上所述，我國粉塵防治工藝雖然取得了一定的成就，但今后還有更長的一段路要走。應(yīng)當(dāng)格外重視，不斷的改善當(dāng)前所擁有的技術(shù)，引進(jìn)國外先進(jìn)的粉塵防治技術(shù)，不斷提升煤礦粉塵防治的效果，從根本上消除煤礦粉塵所帶來的隱患，做到安全生產(chǎn)、安全運輸，造福煤礦行業(yè)。

［1］ 劉向升.綜放工作面支架噴霧降塵裝置的選擇及優(yōu)化［D］.青島：山東科技大學(xué)，2007.

［2］ 周剛.綜放工作面噴霧降塵理論及工藝技術(shù)研究［D］.青島：山東科技大學(xué)，2009.

［3］ 時訓(xùn)先，蔣仲安，褚燕燕.煤礦綜采工作面防塵技術(shù)研究現(xiàn)狀及趨勢［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2005（1）：41－43.