煤礦粉塵危害及綜合防塵技術(shù)探討

宋永剛，豆小勤

(山西煤炭運銷集團 大通煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048403)

煤礦粉塵治理是事關(guān)職工生命健康和礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)工作，粉塵防治技術(shù)是亟待解決的技術(shù)難題。在煤礦各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，都會產(chǎn)生大量粉塵。煤礦粉塵有很大的危害性，不但危害生命健康，引起塵肺病，還可能引起燃燒和爆炸等惡性事故，造成設(shè)備損壞、人員傷亡。因此必須強化煤礦粉塵防治工作，采取綜合防治技術(shù)措施，預(yù)防、控制粉塵危害和事故，創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境。

1 煤礦粉塵產(chǎn)生及危害

1.1 煤礦粉塵

在煤礦生產(chǎn)過程中，伴隨著煤和巖石破碎產(chǎn)生和形成的煤粒、巖粒和其他固體物質(zhì)的微小顆粒稱為煤礦粉塵。粉塵有浮塵 、落塵兩種存在狀態(tài)，二者可以相互轉(zhuǎn)換。煤礦粉塵一般指的就是在空氣中能較長時間處于懸浮狀態(tài)下的浮塵[1-2]。

粉塵按成分可分為巖塵、煤塵和水泥塵等。煤塵粒徑為0.75～1 mm，巖塵粒徑為10～45 μm[1-2]。

1.2 煤礦粉塵的產(chǎn)生及分布

煤礦生產(chǎn)作業(yè)的各個環(huán)節(jié)都能產(chǎn)生粉塵，如鉆探、爆破、截割、支護、裝載、落煤、運輸、提升及設(shè)施構(gòu)筑等。主要是在采掘、噴漿、運輸、裝載等作業(yè)場所產(chǎn)生。其中采掘工作面產(chǎn)塵最多，約占70%～80%；其次是運輸裝載系統(tǒng)，約占10%～15%；噴漿作業(yè)點約占5%～10%；其他作業(yè)點約占2%～5%[2]。

1.3 粉塵危害

粉塵的危害性主要有四個方面:①煤塵的燃燒性和爆炸性。煤塵爆炸會產(chǎn)生高溫高壓，還會產(chǎn)生大量CO和其他有毒有害氣體,造成人員傷亡、設(shè)備損壞，嚴重的能毀壞整個礦井，損失慘烈。②對人體健康危害嚴重。粉塵能污染工作場所，危害職工生命健康，引起塵肺病，病情嚴重時會致殘、喪失勞動能力，甚至死亡。③降低作業(yè)場所能見度，工傷事故增多。④加速設(shè)備轉(zhuǎn)動部件磨損，降低設(shè)備(特別是精密儀器)工作精度和壽命[1-2]。

2 煤礦綜合防塵技術(shù)及措施

不同的煤塵防治技術(shù)具有不同的降塵除塵效果。要達到國家和行業(yè)標準，必須采取綜合防塵技術(shù)及措施。根據(jù)我國煤礦多年積累的豐富經(jīng)驗，煤礦綜合防塵技術(shù)措施包括通風(fēng)除塵、濕式除塵、密閉抽塵、凈化風(fēng)流、個體防護等[2]。

2.1 通風(fēng)除塵

通風(fēng)除塵就是利用礦井通風(fēng)系統(tǒng)，稀釋和排出礦井空氣中的粉塵，防止粉塵過量積聚、濃度超限。搞好通風(fēng)工作，是取得良好防塵效果的重要環(huán)節(jié)。

掘進面通風(fēng)除塵方法及措施：①最常用的是利用局部通風(fēng)機通風(fēng)方法，該通風(fēng)方法有壓入式、抽出式、混合式三種，一般采用混合式；②控制含塵氣流向外擴散技術(shù)，如附壁風(fēng)筒、高壓風(fēng)屏蔽；③長壓短抽除塵系統(tǒng)與掘進機、除塵器配套綜合降塵；④采取導(dǎo)風(fēng)措施，可設(shè)置風(fēng)障或使用空氣流動式噴水器導(dǎo)風(fēng)，隔離粉塵[1-3]。

綜采面通風(fēng)除塵方法及措施：①選擇最佳通風(fēng)參數(shù)(最佳排塵風(fēng)速為1.5～4 m/s)，保證通風(fēng)排塵效果；②改變工作面通風(fēng)系統(tǒng)或風(fēng)流方向(W型和E型通風(fēng)系統(tǒng)最佳，采用順煤流方向通風(fēng)即下行通風(fēng)能極大減少工作面粉塵濃度)；③安設(shè)簡易通風(fēng)設(shè)施，減少漏風(fēng)、保證風(fēng)量供給，主要有設(shè)置采空區(qū)風(fēng)簾、人行道風(fēng)簾、采煤機隔塵簾幕等方法[1-4]。

2.2 濕式除塵

濕式除塵是用水(或其他液體)接觸懸浮于空氣中的塵粒而捕捉粉塵，目前在礦井綜合防塵技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛，具有設(shè)備簡便、容易操作、除塵效果好等優(yōu)點，但也會使工作場所濕度增加，影響工作環(huán)境和原煤質(zhì)量。濕式除塵技術(shù)目前主要是濕式鑿巖、鉆眼，并輔以噴霧降塵、灑水降塵、煤層注水、水炮泥等防塵技術(shù)措施[2]。

2.2.1 濕式鑿巖、鉆眼

濕式鑿巖、鉆眼技術(shù)就是鑿巖機(或煤電鉆、錨桿機、鉆車等)在鑿巖、打鉆時，送入壓力水到鉆孔底部，濕潤、沖洗和排出鉆頭旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的粉塵。該技術(shù)能有效降低產(chǎn)塵量，降塵率能達到約90%[1]。

2.2.2 噴霧降塵

噴霧降塵是水流在噴霧器(又稱噴嘴)的旋轉(zhuǎn)、沖擊作用下霧化成微細水滴噴射。目前常用的噴霧降塵技術(shù)有：①采掘機組噴霧，主要有內(nèi)外噴霧降塵、徑向霧屏降塵、高壓噴霧負壓降塵以及含塵氣流控制降塵等；②轉(zhuǎn)載點噴霧降塵，即在轉(zhuǎn)載點設(shè)置防塵罩，在罩內(nèi)安設(shè)噴嘴噴射，凈化落煤點浮塵；③架間噴霧，即在支架的前探梁、架間前后、放煤口安裝噴嘴，實現(xiàn)升、降、移架時同步噴霧降塵[4-7]。

2.2.3 灑水降塵

灑水降塵是用水濕潤沉積煤塵，使煤塵凝結(jié)成較大顆粒能附著在煤巖表面，保證裝運時不易飛起。一般的灑水降塵(低壓)效果差、耗水量大，目前出現(xiàn)了高壓灑水(水壓大于9 810 kPa)的新工藝，使灑水降塵措施更加完善[2]。

2.2.4 水炮泥

水炮泥是在炮眼內(nèi)塞入替代部分炮泥的裝水塑料袋，爆破時水氣化與粉塵凝結(jié)達到降塵效果，能使粉塵濃度降低20%～50%[1]。

2.2.5 煤層注水

煤層注水就是在注水系統(tǒng)作用下，將壓力水注入鉆孔，預(yù)先濕潤煤體中的原生煤塵，同時使整個煤體被水包圍，從而起到減塵、抑塵作用。煤層注水對減塵積極有效，具有連續(xù)的防塵作用，目前國內(nèi)外廣泛采用長孔注水方式[2]。

2.3 凈化風(fēng)流

凈化風(fēng)流就是在工作面或巷道內(nèi)安裝捕塵設(shè)施構(gòu)筑降塵屏障，使含塵空氣(風(fēng)流)得到凈化。目前常用凈化水幕、捕塵網(wǎng)和濕式除塵裝置。①凈化水幕。利用安裝在巷道、工作面頂幫的多個噴嘴射出的水流形成全斷面水幕起到凈化進風(fēng)風(fēng)流和降低回風(fēng)風(fēng)流粉塵濃度的效果。目前凈化水幕有微孔噴霧、噴嘴噴霧、細水噴霧、風(fēng)水聯(lián)動噴霧等具體形式，有手動式、光電式、觸控式、機械傳動式等各種控制方式。水幕降塵率能達到70%～95%[2]。②捕塵網(wǎng)。即在巷道內(nèi)安設(shè)能通過風(fēng)流同時還能捕集粉塵的網(wǎng)，它一般和水幕、噴霧配合使用[8-9]。③濕式除塵裝置(集塵器或捕塵器)。該裝置是通過塵粒與液滴碰撞進行除塵。目前我國有SCF系列除塵風(fēng)機、KGC系列掘進機除塵器、TC系列掘進機除塵器、MAD系列風(fēng)流凈化器等濕式除塵器[2]。

2.4 密閉抽塵(干式捕塵)

密閉抽塵就是用捕塵罩將局部產(chǎn)塵點封閉，將含塵空氣通過管路抽到集塵器或除塵器內(nèi)過濾、收集、凈化再排出。適用于缺水或不能用水需要密閉塵源的情況，常用孔口捕塵、孔底捕塵兩種方式。這種干式捕塵方法工作場所無水霧，空氣干燥，壓風(fēng)消耗量大[2]。

2.5 個體防護

個體防護是指佩戴防塵用具過濾、凈化含塵空氣，從而能呼吸到清潔空氣。個體防塵用具主要有防塵面罩、防塵帽、防塵口罩、防塵呼吸器等。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，現(xiàn)在已研制出自吸過濾式防塵口罩、動力送風(fēng)過濾式防塵面具(送風(fēng)口罩、氣流安全帽)、壓風(fēng)呼吸器等先進防護用具[2]。

3 綜合防塵技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著煤礦機械化、自動化、信息化、智能化的推進和發(fā)展，粉塵防治技術(shù)也應(yīng)適應(yīng)時代進步，從以下幾個方面加大研發(fā)力度：①優(yōu)化采掘機組截割機構(gòu)參數(shù)及工作參數(shù)，重視采掘機組截割產(chǎn)塵環(huán)節(jié)，合理地選取結(jié)構(gòu)及工作參數(shù)；②優(yōu)化設(shè)計采掘面噴霧、水幕系統(tǒng)，重點是噴嘴霧化方式、噴霧壓力、噴嘴布置、自動噴霧系統(tǒng)等改進和設(shè)計，實現(xiàn)高效、智能噴霧降塵；③研究采掘工作面綜合降塵除塵工藝及設(shè)備配套技術(shù)，主要有新式除塵器(大風(fēng)量、高壓噴霧)、除塵設(shè)備連接與移動、通風(fēng)除塵設(shè)備、采掘機組含塵氣流控制及凈化裝置、采煤機隔塵空氣幕、抽塵式滾筒、采煤機微型旋流集塵器、自動移架噴霧降塵等；④學(xué)習(xí)、利用、推廣國內(nèi)外先進防塵技術(shù)，主要對化學(xué)除塵抑塵技術(shù)(粉塵潤濕劑、吸塵劑、凝聚劑等)、泡沫劑降塵、超聲霧化除塵、荷電水霧降塵、磁化水防塵等先進技術(shù)進行重點研究，降低水資源消耗的同時達到良好的防塵效果，真正實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保；⑤積極研究粉塵監(jiān)測、預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)及配套設(shè)備；⑥注重個體防護新技術(shù)、新工藝、新裝備的研發(fā)[10-13]。

4 結(jié) 語

為了切實保證職工生命健康，保障礦井安全持續(xù)發(fā)展，煤礦必須高度重視粉塵防治工作。時代的進步和發(fā)展給粉塵防治既帶來了機遇與契機，又提出了新的要求和挑戰(zhàn)。我們要充分結(jié)合礦井生產(chǎn)實際，完善管理制度和體制，總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)措施，探索具有針對性的綜合防塵技術(shù)體系，推進粉塵防治技術(shù)的不斷進步，提高粉塵治理效果。