淺談煤礦井下粉塵的治理

目前我國(guó)煤炭開(kāi)采以井工開(kāi)采為主，按1998年煤炭產(chǎn)量構(gòu)成，井工礦開(kāi)采的煤炭產(chǎn)量占93%。由于井下采煤空間狹小，工作地點(diǎn)多變，通風(fēng)效果差。因此井下采煤、掘進(jìn)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸過(guò)程中，產(chǎn)生大量粉塵，嚴(yán)重污染井下環(huán)境。

為了搞好采煤工作面的粉塵防治，有效降低其粉塵濃度，必須針對(duì)井下不同塵源采取相應(yīng)的治理措施，以達(dá)到對(duì)粉塵進(jìn)行綜合治理的目的。

1 井下粉塵的特性與危害

煤礦井下粉塵是指在煤礦生產(chǎn)中產(chǎn)生的微細(xì)煤塵和巖塵的總稱。煤礦井下粉塵具有如下特性：

（1） 粉塵表面吸附一層空氣薄膜，阻礙粉塵間或水滴與粉塵間的凝聚沉降。

（2） 粉塵的分散度增大，吸附在其表面的氧分子增多，加快了粉塵氧化分解過(guò)程。

（3） 細(xì)微巖塵由于表面積增大，巖塵中的游離二氧化硅很容易溶解于人體肺細(xì)胞中。

（4） 采掘工作面產(chǎn)生的新鮮粉塵較回風(fēng)道中的粉塵易帶電。

由于粉塵具有這些特性決定了以下危害：易引起塵肺；易引起燃燒和爆炸；高濃度粉

塵能加速機(jī)械磨損，縮短精密儀器的使用壽命。

2 井下粉塵污染的治理

2.1 采煤工作面粉塵的治理

采煤工作面是煤礦產(chǎn)塵量最大的作業(yè)場(chǎng)所，為了搞好采煤工作面粉塵的防治，有效降低其粉塵濃度，必須針對(duì)采煤工作面的不同塵源采取相應(yīng)的防治措施，以達(dá)到對(duì)粉塵治理的目的。

（1）采煤機(jī)徑向霧屏降塵。在采煤機(jī)搖臂上靠近滾筒部分，加一直的和弧形的金屬管連接器，在其上焊6～9個(gè)噴座并安裝噴嘴。每個(gè)噴嘴的流量5L/min，向噴嘴供應(yīng)10MPa以上的壓力水，這樣在滾筒靠人行道側(cè)形成一道徑向霧屏，對(duì)控制和降低滾筒產(chǎn)生的粉塵有較好的效果。

（2）采煤機(jī)高壓外噴霧降塵。其主要原理是利用高壓減小霧粒的濃度，提高霧粒密度、飛行速度、引射風(fēng)量、渦流強(qiáng)度及帶電量，增加了霧粒與塵粒的碰撞機(jī)率。高壓外噴霧可使總粉塵降塵率達(dá)到90%以上。

（3）破碎機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)粉塵的治理。破碎機(jī)防塵有兩種措施，即封閉破碎機(jī)，避免粉塵外揚(yáng)（出口用軟膠帶）；在密閉的基礎(chǔ)上安裝小除塵器，進(jìn)行抽塵凈化。

轉(zhuǎn)載點(diǎn)一般采用噴霧降塵的方法，可用觸控液壓控制器實(shí)現(xiàn)與設(shè)備同步的自動(dòng)噴霧降塵，也可應(yīng)用與破碎機(jī)相同的聲波霧化和荷電噴霧降塵。

（4）溜煤眼粉塵的治理。溜煤眼礦塵的控制，關(guān)鍵在于溜煤眼的設(shè)計(jì)，一般應(yīng)將溜煤眼布置在回風(fēng)側(cè)。如因條件限制需設(shè)在進(jìn)風(fēng)巷道附近時(shí)，也應(yīng)將溜煤眼布置在主要進(jìn)風(fēng)巷道的繞道中。溜煤眼口距繞道口的距離應(yīng)大于沖擊風(fēng)流最大距離（60～100m）。此外，還要采取溜煤眼口密閉、噴霧灑水和通風(fēng)排塵等綜合防塵措施。

2.2 掘進(jìn)工作面粉塵的治理

（1）鑿巖時(shí)粉塵的治理。機(jī)械鑿巖是礦山井下生產(chǎn)過(guò)程中的主要產(chǎn)塵源之一，機(jī)械鑿巖時(shí)所產(chǎn)生的礦塵濃度除和礦巖的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)外，主要取決于生產(chǎn)強(qiáng)度等。除礦山井下普遍使用的濕式鑿巖降塵及干式孔口捕塵和孔底捕塵外還有泡沫除塵。泡沫除塵技術(shù)是一種高效、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、易操作的新技術(shù)。其原理是：在水中加入一定比例的泡沫除塵劑，通過(guò)一套機(jī)械裝置，得致使水的表面張力小于3.5×10-5N/cm2的泡沫溶液。由于將水發(fā)泡，不僅節(jié)省了大量用水，而且造成了多界面潤(rùn)濕條件，使礦塵增濕并成泥漿，提高了對(duì)呼吸性粉塵的捕獲率，使其達(dá)到90%以上。

（2）爆破作業(yè)時(shí)粉塵的治理。爆破作業(yè)是產(chǎn)塵最集中的生產(chǎn)工序，且其產(chǎn)生的浮游塵粒比干式鑿巖時(shí)還要細(xì)微。因此礦塵的自然沉降速度慢，不利于縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間，其污染影響范圍可達(dá)幾十米甚至上百米。爆破作業(yè)的產(chǎn)塵量主要與炸藥數(shù)量、爆破方法和礦塵物理性質(zhì)及濕潤(rùn)程度有關(guān)。

礦山井下廣泛采用水封爆破降塵，水封爆破的降塵率可達(dá)60%，且對(duì)除去呼吸性粉塵有較好的效果。另外，水封爆破還有降低炮煙（約70%）、減少有毒有害氣體（約37%～46%）、降溫（約0.5～1.0℃）等作用。此外，還有噴霧降塵、水幕降塵等措施。

（3）裝巖時(shí)粉塵的治理。除常用的噴霧灑水降塵外還有以下兩種：①運(yùn)輸機(jī)水電連鎖降塵，在運(yùn)輸系統(tǒng)所有裝載點(diǎn)、轉(zhuǎn)載點(diǎn)，可根據(jù)礦塵大小安設(shè)定點(diǎn)噴霧裝置，進(jìn)行經(jīng)?；虿欢〞r(shí)噴霧灑水。當(dāng)運(yùn)輸距離較長(zhǎng)時(shí)，最好采用水電連鎖裝置，即輸送機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制噴霧閥門的電磁閥自動(dòng)打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)噴霧灑水。②礦車運(yùn)輸自動(dòng)灑水降塵。采用噴霧灑水的辦法澆灑礦車，考慮到礦車運(yùn)輸不連續(xù)的特點(diǎn)，礦山多采用機(jī)械傳動(dòng)自動(dòng)控制方式，實(shí)現(xiàn)礦車通過(guò)時(shí)噴霧器工作，礦車通過(guò)后噴霧停止。

（4）收塵措施?？刂茩C(jī)掘工作面含塵氣流向巷道外擴(kuò)散是一種利用氣流的附壁效應(yīng)，將原壓入式風(fēng)筒供給機(jī)掘工作面的軸向風(fēng)流改變?yōu)檠叵锏辣谶\(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)風(fēng)流，并使用風(fēng)流不斷向機(jī)掘工作面推進(jìn)。在掘進(jìn)司機(jī)工作區(qū)域的前方建立起阻擋粉塵向外擴(kuò)散的空氣屏幕，封鎖住掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的粉塵；除塵器將工作面的含塵風(fēng)流吸入吸塵罩，由除塵器凈化，從而提高機(jī)掘工作面的收塵效率。

2.3 風(fēng)流凈化措施

當(dāng)入風(fēng)井巷和采掘工作面的風(fēng)源含塵量超過(guò)0.5mg/m3時(shí)，應(yīng)采取風(fēng)流凈化措施。礦井風(fēng)流凈化分為主進(jìn)風(fēng)源凈化和局部地點(diǎn)的風(fēng)流凈化兩種。對(duì)于主進(jìn)風(fēng)源，首先要防止地表粉塵進(jìn)入地下，保護(hù)入風(fēng)質(zhì)量。當(dāng)入風(fēng)流含塵量超標(biāo)時(shí)，可采用水幕凈化或靜電除塵等措施。對(duì)于井下局部塵源的凈化，要求采用的除塵裝置具有體積小、效率高、阻力小，能有效地除去細(xì)微塵粒及工作可靠等特點(diǎn)。

3 煤礦井下防塵科學(xué)管理展望

在機(jī)械化采掘作業(yè)和運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載過(guò)程中，都要產(chǎn)生大量粉塵，危害十分嚴(yán)重。目前的防降塵技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了日益嚴(yán)重的塵害治理需要。近幾年來(lái)，英國(guó)研制出的吸塵滾筒，已在英國(guó)煤礦50%以上的長(zhǎng)壁工作面推廣使用。

為適應(yīng)新世紀(jì)采礦工業(yè)的發(fā)展，建立安全、清潔的作業(yè)環(huán)境，對(duì)呼吸性粉塵的控制，是煤礦防塵工作的主要發(fā)展方向。我們應(yīng)在吸收國(guó)外防塵技術(shù)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)發(fā)展適合我國(guó)煤礦生產(chǎn)條件的吸塵滾筒、高壓水輔助切割降塵技術(shù)、高壓或超高壓噴霧降塵、干式布袋除塵技術(shù)、聲波霧化除塵技術(shù)、預(yù)荷電降塵技術(shù)等。

另外，利用生物技術(shù)制造成的生物聚會(huì)物等新材料，可做成低阻力、高阻塵率的個(gè)體防護(hù)用具，防止呼吸性粉塵及其它有毒、有害氣體進(jìn)入人體，保護(hù)人體健康。

王文 桂祥友 王國(guó)君