采煤工作面粉塵防治關(guān)鍵技術(shù)

＊付晉 付杰

（1.西山煤電西銘礦通風(fēng)科 山西 030052 2.西山煤電晉興能源公司斜溝煤礦通風(fēng)科 山西 033602）

引言

在煤礦企業(yè)的經(jīng)營(yíng)發(fā)展中，礦井粉塵是造成自然災(zāi)害的重要因素，再加上受到自身理化性質(zhì)的影響，如爆炸性，使得煤礦礦井下資源開(kāi)采存在嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)。而且，煤炭資源開(kāi)采數(shù)量的不斷增大，會(huì)促使煤炭資源的開(kāi)采強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，導(dǎo)致煤炭粉塵濃度增大，嚴(yán)重威脅到煤礦企業(yè)的安全可持續(xù)發(fā)展。因此，針對(duì)采煤工作面上的粉塵進(jìn)行防治，在保證煤炭資源開(kāi)采效率和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低粉塵帶來(lái)的環(huán)境污染影響。

1.采煤工作面粉塵帶來(lái)的危害影響

（1）對(duì)技術(shù)人員帶來(lái)的危害。工作人員是長(zhǎng)期處于高濃度粉塵環(huán)境下，在煤炭資源的開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)吸入大量的粉塵，會(huì)使工作人員出現(xiàn)嚴(yán)重的肺部疾病，如塵肺病，直接威脅到人員的身體健康。而工作人員吸入粉塵量較輕，也會(huì)導(dǎo)致工作人員出現(xiàn)呼吸道感染。

（2）會(huì)引發(fā)煤塵爆炸的發(fā)生。煤炭資源的粉塵是存在爆炸性的，尤其是高濃度煤炭粉塵在遇到明火之后，會(huì)使粉塵發(fā)生爆炸性事故的幾率增加。同時(shí)，礦井下存在的瓦斯氣體，也會(huì)在遇到明火之后，發(fā)生嚴(yán)重的爆炸事故，危及到礦井下開(kāi)采人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

（3）降低開(kāi)采工作能見(jiàn)程度。礦井下粉塵濃度的不斷增大，會(huì)嚴(yán)重的降低采煤工作面的可見(jiàn)度，使得采煤工作面上的工作操作受到限制，增加了操作人員發(fā)生操作失誤的概率，再加上采煤工作人員和機(jī)械設(shè)備的實(shí)際數(shù)量較多，都會(huì)導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的幾率增加。

（4）加重機(jī)械設(shè)備磨損程度。我國(guó)煤礦企業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展，加深了機(jī)械設(shè)備的現(xiàn)代化發(fā)展水平，促使機(jī)械設(shè)備的整體精密性增大。但開(kāi)采工作面上粉塵的濃度增加，也會(huì)影響機(jī)械設(shè)備的精密性，影響煤炭資源開(kāi)采質(zhì)量和效率，加速機(jī)械設(shè)備的實(shí)際老化速度。

2.采煤工作面中粉塵產(chǎn)生主要原因

在煤礦資源的開(kāi)采工作中，整個(gè)工作內(nèi)容涵蓋了打眼、爆破、裝載、切割、運(yùn)輸?shù)炔僮餍原h(huán)節(jié)。煤層中包含了不同直徑大小的微粒物，且這部分微粒物的數(shù)量和濃度較大，多是以煤塵和煙塵這兩部分顆粒物為主，會(huì)隨通風(fēng)條件和地質(zhì)條件等因素發(fā)生不同程度的濃度變化，使得不同開(kāi)采工作面上的粉塵濃度產(chǎn)生了較大的差異性。即使是在同個(gè)礦井下開(kāi)采煤炭資源，也會(huì)形成不同濃度的煤炭粉塵。

3.采煤工作面粉塵防治有效性措施

（1）煤層注水技術(shù)。在煤礦資源的開(kāi)采過(guò)程中，需要掘進(jìn)了兩個(gè)順槽之后，利用壓力注水方式將壓力水直接注入到煤層，讓水體沿著煤層的裂縫進(jìn)行擴(kuò)展性滲透，從而對(duì)煤層結(jié)構(gòu)中存在的原煤資源進(jìn)行濕潤(rùn)處理，有利于降低原煤資源開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知，利用煤層注水方式進(jìn)行粉塵防治處理，是可以降低60%的區(qū)域粉塵濃度。從當(dāng)前的煤層結(jié)構(gòu)注水技術(shù)應(yīng)用情況分析來(lái)看，需要綜合考慮到原煤結(jié)構(gòu)中存在的縫隙問(wèn)題。這種技術(shù)手段逐步發(fā)展成煤層脈沖式注水方式，在實(shí)現(xiàn)了潤(rùn)濕原煤結(jié)構(gòu)的同時(shí)，有利于煤炭資源開(kāi)采工作面中粉塵的抑制處理。

（2）合理配風(fēng)防塵。在煤礦資源的實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，利用合理配風(fēng)的方式，可以有效地降低粉塵含量，且通過(guò)對(duì)通風(fēng)量進(jìn)行合理化的控制，將開(kāi)采工作面上的粉塵和瓦斯等有害物質(zhì)直接經(jīng)由通風(fēng)管道排出，有效的防止煤礦資源開(kāi)采工作面上產(chǎn)生較大風(fēng)量。在這個(gè)過(guò)程中，為了營(yíng)造良好的煤礦資源開(kāi)采環(huán)境，還需要充分的考慮煤炭資源開(kāi)采工作人員對(duì)風(fēng)強(qiáng)度的感知程度。如果風(fēng)量的逐漸增加，會(huì)使煤炭資源開(kāi)采工作面的溫度過(guò)低或者過(guò)高，從而影響到煤炭資源開(kāi)采人員的真實(shí)感受，導(dǎo)致整個(gè)開(kāi)采過(guò)程的實(shí)際效率不高。

（3）高壓噴霧裝置。針對(duì)煤礦資源開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行防治，是可以在采煤機(jī)設(shè)備的兩個(gè)搖臂位置上，增設(shè)高壓外噴霧裝置，通過(guò)對(duì)該裝置和采煤設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化的控制，并將噴水壓力控制在10MPa以上，以及將有效射程控制在6m以外，通過(guò)形成高壓霧化帷幕，降低滾筒割煤過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵。而且，在利用這種技術(shù)手段處理煤炭資源開(kāi)采粉塵時(shí)，是可以借助濾膜質(zhì)量測(cè)塵方法進(jìn)行除塵效果的檢驗(yàn)，主要是在采煤機(jī)械設(shè)備的下風(fēng)側(cè)10m位置，通過(guò)對(duì)煤礦資源開(kāi)采過(guò)程中的粉塵濃度進(jìn)行有效化的監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭粉塵濃度的有效控制，營(yíng)造出安全舒適的煤礦資源開(kāi)采工作環(huán)境。

（4）捕塵防塵技術(shù)。在煤炭資源的開(kāi)采前期、中期、后期，安裝上噴霧捕塵網(wǎng)，是可以在煤礦資源的實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，通過(guò)自動(dòng)化調(diào)節(jié)捕塵網(wǎng)，來(lái)提高風(fēng)流中水霧顆粒與粉塵顆粒之間的碰撞概率，增強(qiáng)煤礦資源開(kāi)采的粉塵去除效果。選擇這種技術(shù)手段進(jìn)行粉塵處理時(shí)，是可以利用濾膜質(zhì)量測(cè)塵法進(jìn)行除塵效果校驗(yàn)，并通過(guò)將捕塵網(wǎng)的上側(cè)與下側(cè)粉塵濃度進(jìn)行對(duì)比分析，充分的突出除塵技術(shù)的應(yīng)用效果，促使其能夠更加廣泛的應(yīng)用。

（5）抑塵防塵技術(shù)。在對(duì)煤礦資源開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行處理，是可以將抑塵劑直接添加進(jìn)采煤機(jī)的噴霧中，有效的消除水霧顆粒和煤炭粉塵之間存在的靜電斥力。通常情況下，這種抑塵劑包含了金屬防腐劑、抗靜電劑、增重劑、濕潤(rùn)劑等等，通過(guò)增強(qiáng)煤炭粉塵的表面濕度，提高粉塵顆粒物與水霧顆粒之間的結(jié)合速度和質(zhì)量重量，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦資源開(kāi)采粉塵的有效抑制，降低煤炭資源開(kāi)采工作面的粉塵濃度。這種技術(shù)手段在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，是可以對(duì)抑塵劑使用前后的粉塵濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)化監(jiān)測(cè)，掌握這種技術(shù)手段的除塵效果，為該技術(shù)手段在煤炭資源開(kāi)采過(guò)程中的除塵工作奠定良好基礎(chǔ)。

（6）降塵濾網(wǎng)技術(shù)。在綜采工作面上設(shè)置回風(fēng)順槽，以及在距離綜采工作面的30m范圍內(nèi)，設(shè)置防塵濾網(wǎng)。如果空氣中的粉塵與水霧進(jìn)行接觸作用，粉塵就會(huì)受到水體粘性的影響，實(shí)現(xiàn)兩者有效結(jié)合，增加了粉塵顆粒的整體質(zhì)量和重量，并在重力的作用影響下，使得粉塵被水霧攜帶落下，實(shí)現(xiàn)除塵的根本目的。此外，選擇這種除塵技術(shù)手段，是可以利用濾膜質(zhì)量測(cè)塵法進(jìn)行除塵效果校驗(yàn)，主要是對(duì)濾網(wǎng)的上風(fēng)側(cè)和下沉側(cè)的粉塵濃度進(jìn)行全面檢測(cè)，從而分析這種除塵技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。

（7）負(fù)壓誘導(dǎo)除塵。在煤礦資源開(kāi)采工作面支架間增設(shè)上負(fù)壓誘導(dǎo)除塵裝置，充分利用氣水混合噴霧方式，保證噴頭位置能夠以高速度噴射出大量的氣霧，在較大范圍內(nèi)形成負(fù)壓區(qū)域，將空氣中分散的煤炭粉塵都直接吸收到水霧中，增加粉塵的實(shí)際重量，再受到重力的作用出現(xiàn)沉降，實(shí)現(xiàn)粉塵的除塵效果。而且，隨著采煤設(shè)備的移動(dòng)化除塵應(yīng)用，收支架互幫板會(huì)開(kāi)啟噴霧除塵模式，并利用濾膜質(zhì)量測(cè)量方法來(lái)測(cè)量高濃度的煤炭粉塵，進(jìn)一步的降低煤礦資源開(kāi)采工作面位置的粉塵實(shí)際濃度。

（8）定期清理積塵。由于礦井煤炭開(kāi)采的粉塵濃度較大，不論是機(jī)械設(shè)備方面，還是液壓支架的應(yīng)用方面，都會(huì)殘留著大量的粉塵，且這部分粉塵也是會(huì)隨著礦井下通風(fēng)飛向礦井四周，導(dǎo)致礦井下粉塵濃度較大。因此，在煤礦資源的開(kāi)采過(guò)程中，開(kāi)采班組要在距離工作面的架間和巷道前方的50m范圍內(nèi)，利用水體進(jìn)行沖洗，有效的消除積攢的灰塵。根據(jù)大量的采煤工作面除塵情況進(jìn)行分析，這種技術(shù)手段的除塵效果是最佳的。

（9）紅外自動(dòng)噴霧。在輔助運(yùn)輸巷中設(shè)置紅外自動(dòng)噴霧裝置，如果礦井下有運(yùn)輸車輛的正常通過(guò)，自動(dòng)化的噴霧系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)化運(yùn)行，對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行噴霧除塵處理。而且，在車輛正常的通過(guò)之后，自動(dòng)化噴霧系統(tǒng)會(huì)開(kāi)啟延時(shí)功能，有效防止噴霧對(duì)車輛運(yùn)輸?shù)挠绊?。根?jù)煤礦資源開(kāi)采的實(shí)際情況來(lái)看，利用濾膜質(zhì)量測(cè)塵技術(shù)方法，是可以在除塵的過(guò)程中除去超過(guò)50%濃度的粉塵。

（10）觸控自動(dòng)噴霧。在輸送帶的上方位置上安裝具有觸控性質(zhì)的傳感器設(shè)備，在煤炭資源運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，觸控器感知到各種信號(hào)，并將所感知的信號(hào)直接傳遞到主控制器上，通過(guò)有效的控制除塵水幕開(kāi)關(guān)，有效去除煤炭粉塵。在這個(gè)過(guò)程中，利用這種技術(shù)手段可以有效的降低粉塵濃度。綜合實(shí)踐數(shù)據(jù)分析，這種技術(shù)手段的除塵效果是達(dá)到了55%以上的粉塵。

（11）粉塵監(jiān)控技術(shù)。當(dāng)前，部分煤礦企業(yè)在實(shí)際的經(jīng)營(yíng)發(fā)展過(guò)程中，都采用了設(shè)置煤炭粉塵監(jiān)測(cè)的方式，且配備了專業(yè)化的粉塵防治實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)專職粉塵測(cè)試人員開(kāi)展工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)粉塵進(jìn)行全面檢測(cè)，實(shí)時(shí)化的體現(xiàn)出礦井下的粉塵濃度，并通過(guò)人為干擾的方式來(lái)降低粉塵濃度，及時(shí)采取切實(shí)可行且具有針對(duì)性的粉塵防治措施進(jìn)行處理和控制，提高粉塵的處理效果。

（12）個(gè)體防護(hù)技術(shù)。個(gè)體防護(hù)技術(shù)在煤礦資源開(kāi)采過(guò)程中的應(yīng)用，主要是指礦井下開(kāi)采作業(yè)人員，在粉塵濃度較大的位置上，佩戴防塵口罩、防塵呼吸器、防塵面具等等，有效的降低粉塵的實(shí)際吸入量。而這種防護(hù)方式，也是對(duì)煤礦資源開(kāi)采過(guò)程中粉塵處理的最后環(huán)節(jié)，主要是考慮到粉塵處理的其他環(huán)節(jié)都已經(jīng)采取了防塵措施，但空氣中仍會(huì)有部分粉塵顆粒物的存在。而通過(guò)采取必要的個(gè)人安全防護(hù)措施，將煤炭粉塵直接隔離在外部。此外，煤礦企業(yè)在實(shí)際的經(jīng)營(yíng)發(fā)展過(guò)程中，還要對(duì)采煤工作面的防塵制度進(jìn)行完善，為煤礦資源開(kāi)采工作中開(kāi)展防塵和除塵奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，充分發(fā)揮出防塵技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了全面做好煤礦資源開(kāi)采過(guò)程中的粉塵防治工作，需要對(duì)當(dāng)前煤礦資源開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生粉塵的原因進(jìn)行全面分析，判斷這些粉塵產(chǎn)生帶來(lái)的危害和影響。所以，針對(duì)煤礦企業(yè)的經(jīng)營(yíng)發(fā)展而言，要重視粉塵防治工作的開(kāi)展，綜合實(shí)際情況，采取有效的粉塵防治技術(shù)，降低礦井下粉塵的濃度，營(yíng)造安全舒適的工作環(huán)境，提高煤礦資源開(kāi)采的效率。