鄧躍峰 曾 健

（云南省地方煤礦設(shè)計(jì)研究院 云南 昆明 650000）

1 煤塵的產(chǎn)生

煤塵是煤礦生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的微細(xì)顆粒，也叫做粉塵。懸浮于空氣中的煤塵稱為浮塵，已沉落的煤塵稱為積塵，煤井防塵的主要對(duì)象是浮塵。表明煤塵狀況的指標(biāo)有：煤塵濃度,懸浮于單位體積空氣中的煤塵量。產(chǎn)塵強(qiáng)度，單位時(shí)間進(jìn)入空氣中的煤塵量。相對(duì)產(chǎn)塵強(qiáng)度，每采掘一噸煤所產(chǎn)生的煤塵量。礦井各生產(chǎn)過(guò)程都產(chǎn)生礦塵，以鑿巖、爆破、裝運(yùn)和破碎工序?yàn)橹?。鑿巖產(chǎn)塵持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，塵粒較細(xì)，是達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)合格率較低的一個(gè)工序。爆破產(chǎn)塵特點(diǎn)是短時(shí)間產(chǎn)生大量的煤塵并伴有炮煙，可能污染和影響其他工作區(qū)。隨著生產(chǎn)設(shè)備和工藝的發(fā)展，產(chǎn)塵狀況也將發(fā)生變化，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行觀測(cè)，及時(shí)采取防塵措施，保證作業(yè)場(chǎng)所煤塵濃度達(dá)到國(guó)家規(guī)定的要求。

2 煤塵的成分

煤巖被粉碎成煤塵后化學(xué)成分基本上無(wú)改變，但因有些成分易被粉碎或比重較小，使煤塵中各成分的含量與原礦巖稍有不同。從安全衛(wèi)生角度考慮，主要了解煤塵中是否含有有毒物質(zhì)、放射性物質(zhì)、燃燒與爆炸性物質(zhì)和游離二氧化硅，以便采取相應(yīng)的預(yù)防措施。游離狀態(tài)的二氧化硅是許多煤巖的組成成分，分布很廣，危害面大且嚴(yán)重。防止硅塵危害是煤井防塵工作的重要任務(wù)。

3 煤塵的危害

煤塵的危害是多方面的，如爆炸性危害，有毒或放射性煤塵的危害，對(duì)眼、粘膜或皮膚的刺激作用，降低能見度及對(duì)機(jī)電設(shè)備磨損等，但最普遍且嚴(yán)重的危害是能引起塵肺病。塵肺病是由于長(zhǎng)期大量吸入煤塵而引起的以肺組織纖維化為主的職業(yè)病。幾乎所有煤塵都能引起塵肺病，如矽（硅）肺病、石棉肺病、煤肺病、煤矽肺病等，以矽（硅）肺病最為普遍。影響矽肺病發(fā)生與發(fā)展的因素主要有：煤塵化學(xué)成分 （游離二氧化硅含量）、粒徑與分散度、濃度以及接觸時(shí)間、勞動(dòng)強(qiáng)度等。

4 煤塵治理措施

4.1 煤層注水防塵

煤層注水、濕潤(rùn)煤體是采煤工作面防塵的基本措施。目前長(zhǎng)鉆孔煤層注水已被廣泛采用，其降塵效果與煤層的裂隙和孔隙的發(fā)育程度、注水參數(shù)等因素有關(guān)，一般的降塵率可達(dá)55%到80%。隨著綜采放頂煤開采工藝的廣泛采用，長(zhǎng)鉆孔煤層注水的鉆孔布置方式、封孔工藝、注水方法及裝備也有了新進(jìn)展。

采用綜采放頂煤開采工藝開采厚煤層時(shí)，多數(shù)是一次采全高。由于水在煤層中沿垂直層方向的滲透性很差，因此，在注水鉆孔的布置上應(yīng)充分考慮到煤層全厚的濕潤(rùn)問題。很多煤礦根據(jù)本礦的巷道布置等具體條件探索了各種布孔方式。

4.2 噴霧降塵

采煤機(jī)滾筒割煤及向刮板輸送機(jī)裝煤時(shí)產(chǎn)生大量煤塵，是綜采或綜采放頂煤工作面的主要塵源。采煤機(jī)都有針對(duì)該塵源而設(shè)置的內(nèi)外噴霧系統(tǒng)，在截齒的產(chǎn)塵區(qū)噴射水霧實(shí)施濕式割煤，抑制煤塵產(chǎn)生，減少煤塵飛揚(yáng)。但是，由于采煤機(jī)的內(nèi)噴霧經(jīng)常發(fā)生噴嘴堵塞和供水系統(tǒng)密封漏水故障而不能正常發(fā)揮其應(yīng)有的作用；采煤機(jī)原有的外噴霧也常常不能適應(yīng)大功率采煤機(jī)的降塵要求。掘進(jìn)機(jī)也存在類似情況。此外，對(duì)移架、放煤、運(yùn)煤及轉(zhuǎn)載點(diǎn)等塵源，也迫切需要解決自動(dòng)噴霧控制技術(shù)。

我國(guó)對(duì)采煤機(jī)的防塵主要是采用低壓噴霧降塵技術(shù)，雖然起到了重要作用，但由于噴霧水壓低，霧化效果差，而且容易造成噴嘴堵塞，嚴(yán)重影響了采煤機(jī)的噴霧降塵效果。國(guó)外，如法國(guó)、俄羅斯和美國(guó)等采煤發(fā)達(dá)國(guó)家卻早已采用采煤機(jī)割煤高壓外噴霧降塵技術(shù)，取得了極佳效果。近幾年，我國(guó)部分煤礦也開始使用采煤機(jī)割煤高壓外噴霧降塵技術(shù)，并且取得了可喜的降塵效果。

4.3 采煤機(jī)負(fù)壓二次降塵

負(fù)壓二次降塵技術(shù)是利用噴吸裝置向塵源區(qū)域噴射霧流降塵，與此同時(shí)，在噴吸裝置內(nèi)部的射流后方形成負(fù)壓區(qū)，將噴吸裝置尾部負(fù)壓場(chǎng)內(nèi)的含塵空氣吸入并通過(guò)噴吸裝置再噴射出去，在這一過(guò)程中將煤塵捕捉下來(lái)。這種降塵方法和降塵效果與霧流參數(shù)（霧粒直徑、霧粒運(yùn)動(dòng)速度、霧粒密度）、負(fù)壓強(qiáng)度、吸入空氣量、吸氣口負(fù)壓場(chǎng)范圍、工作區(qū)風(fēng)速及方向等因素有關(guān)。對(duì)噴吸裝置而言，則與裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、安裝位置、方向、噴嘴形式、噴口尺寸噴霧壓力及流量等因素有關(guān)。采用負(fù)壓二次降塵技術(shù)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)。

4.4 液壓支架移架和放煤口放煤自動(dòng)噴霧降塵

液壓支架移架和放煤口放煤是綜采放頂煤工作面僅次于采煤機(jī)割煤的兩個(gè)主要產(chǎn)塵源，應(yīng)采取有效的治理技術(shù)加以防治。對(duì)液壓支架移架和放煤口放煤的防塵，主要是采取自動(dòng)噴霧降塵方法，即利用一個(gè)多功能自動(dòng)控制閥并通過(guò)與支架液壓系統(tǒng)（支架動(dòng)作）的聯(lián)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)支架移架和放煤噴霧的自動(dòng)化。

5 濕式除塵器除塵

我國(guó)自廣泛采用機(jī)掘工藝以來(lái)，為了控制煤塵的產(chǎn)生與擴(kuò)散，除了采用與完善噴霧技術(shù)之外，還引進(jìn)并重點(diǎn)研制了各種類型的除塵技術(shù)和設(shè)備，如文丘里式除塵器、濕式過(guò)濾式除塵器、濕式除塵機(jī)及水射流除塵風(fēng)機(jī)（器）等，并在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了不同程度的除塵作用，但都有各自的特點(diǎn)與不足。近期又開發(fā)出濕式振弦柵除塵器、機(jī)載液動(dòng)風(fēng)機(jī)旋流除塵器及渦流控塵與濕式旋流除塵等技術(shù)。它們都具有體積小、耗水量小、處理風(fēng)量較大及除塵效率高，尤其是對(duì)微細(xì)粉塵除塵效率更高等特點(diǎn)。

5.1 濕式振弦柵除塵

濕式振弦柵除塵器有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是固定式振弦柵式除塵器，常稱為振弦柵除塵器；另一種是旋轉(zhuǎn)式振弦柵除塵器，常稱為旋轉(zhuǎn)柵除塵器。振弦柵除塵器由電動(dòng)或液動(dòng)的風(fēng)機(jī)、噴嘴、振弦柵、脫水裝置、殼體及機(jī)座等組成。其關(guān)鍵部件是振弦柵。

5.2 渦流控塵與濕式旋流除塵

渦流控塵與濕式旋流除塵器采用渦流控塵和旋流除塵相結(jié)合的綜合除塵原理凈化機(jī)掘（綜掘）工作面的含塵氣流。

6 袋式除塵—密閉抽塵及凈化

我國(guó)對(duì)機(jī)掘工作面的防塵，基本上都是采用濕式除塵器進(jìn)行除塵，主要原因是濕式除塵器結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，體積較小，使用方便。但是它的缺點(diǎn)是對(duì)呼吸性粉塵的除塵效率較低，而且能耗較大，噪聲大，對(duì)污水的處理難度較大。為解決這些問題，國(guó)內(nèi)外在不斷完善濕式除塵器的同時(shí)，重點(diǎn)開發(fā)應(yīng)用袋式除塵器。袋式密閉的目的是把局部塵源所產(chǎn)生的礦塵限制在密閉空間之內(nèi)，防止其飛揚(yáng)擴(kuò)散，污染作業(yè)環(huán)境，同時(shí)為抽塵凈化創(chuàng)造條件。密閉凈化系統(tǒng)由密閉罩、排塵風(fēng)筒、除塵器和扇風(fēng)機(jī)等組成。

6.1 吸塵罩

塵源位于吸塵罩口外側(cè)的不完全密閉型式，靠罩口的吸氣作用吸捕礦塵。由于罩口外風(fēng)速隨距離而急速衰減，控制礦塵擴(kuò)散的能力及范圍有限，適用于不能完全密閉起來(lái)的產(chǎn)塵點(diǎn)或設(shè)備，如裝車點(diǎn)、采掘工作面、錨噴作業(yè)等。

6.2 密閉罩

將塵源完全包圍起來(lái)，只留必要的觀察或操作口。密閉罩防止礦塵飛揚(yáng)效果較好，適用于比較固定的產(chǎn)塵點(diǎn)和設(shè)備，如皮帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)、干式鑿巖機(jī)、破碎機(jī)、翻籠、溜井等。

7 除塵器

密閉中含塵空氣經(jīng)風(fēng)筒與風(fēng)機(jī)抽出后，如不能直接排到回風(fēng)巷道，必須用除塵器凈化，達(dá)到衛(wèi)生要求后，才能排到巷道中。機(jī)械除塵器，包括重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)低，但除塵效率不高，常用作多級(jí)除塵系統(tǒng)的前級(jí)。過(guò)濾除塵器，包括袋式除塵器、纖維層除塵器、顆粒層除塵器等，其原理是利用礦塵與過(guò)濾材料間的慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散等作用而捕集礦塵。這類除塵器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，除塵效率高，但如果煤塵含濕量大時(shí)，濾料容易粘結(jié)，影響其性能。濕式除塵器，包括水浴除塵器、泡沫除塵器、濕式旋流除塵器、濕式過(guò)濾除塵器、文氏管除塵器等。這類除塵器主要用水作除塵介質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率較高，但需處理污水，且礦井供排水系統(tǒng)應(yīng)完善，應(yīng)用較多。電除塵器，包括干式與濕式靜電除塵器。它利用電力分離捕集礦塵，除塵效率高，造價(jià)較高，但在有爆炸性氣體和過(guò)于潮濕環(huán)境，不適于采用。

8 密閉抽塵凈化系統(tǒng)

密閉抽塵凈化系統(tǒng)一般由密閉（吸塵）罩、風(fēng)筒、除塵器及風(fēng)機(jī)等部分組成，應(yīng)根據(jù)具體條件設(shè)計(jì)。礦井有許多產(chǎn)塵量大且比較集中的塵源，為保證作業(yè)環(huán)境的礦塵濃度達(dá)到衛(wèi)生要求和不污染其他工作地點(diǎn)，采取抽塵凈化系統(tǒng)，就地消除礦塵，常是經(jīng)濟(jì)而有效的方法。如掘進(jìn)工作面、溜井、裝載站、破碎機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、錨噴機(jī)、翻籠等塵源，皆可考慮采取這一防塵措施。

9 風(fēng)水聯(lián)動(dòng)遠(yuǎn)程噴霧裝置

煤礦生產(chǎn)爆破是產(chǎn)生粉塵最集中、產(chǎn)生煙霧最大的過(guò)程，如果得不到最有效的控制，既影響礦工的身體健康，甚至?xí)斐擅簤m爆炸；井下空氣質(zhì)量差、渾濁；有些職工急于生產(chǎn)不等煙霧散盡就進(jìn)迎頭工作對(duì)身體健康影響更大。由于迎頭能見度低給安全工作埋下隱患。風(fēng)水聯(lián)動(dòng)遠(yuǎn)程噴霧裝置在塵源上進(jìn)行了十分有效的控制，降塵效果非常明顯。并且迅速稀釋了迎頭的炮煙，提高了迎頭的工時(shí)利用，消除了因迎頭消煙慢能見度低給安全工作帶來(lái)的不利因素。此裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，投資少，效果好，效益高。

10 通風(fēng)除塵

隨著煤礦機(jī)掘進(jìn)技術(shù)的高速發(fā)展，大功率掘進(jìn)機(jī)的廣泛采用，機(jī)掘（綜掘）工作面的產(chǎn)塵量劇增，作業(yè)環(huán)境惡化，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)和工人的身體健康。實(shí)踐表明，采用抽塵凈化技術(shù)是降低機(jī)掘工作面粉塵濃度的有效途徑。國(guó)內(nèi)外都是采用長(zhǎng)壓短抽的混合式通風(fēng)，將掘進(jìn)頭的含塵風(fēng)流吸入除塵器中加以凈化。這種通風(fēng)除塵技術(shù)降低工作面及巷道內(nèi)粉塵濃度的效果取決于兩個(gè)因素：一是通風(fēng)除塵系統(tǒng)吸塵（收集含塵風(fēng)流）的有效性；二是除塵器的除塵效率。我國(guó)在這兩個(gè)方面的研究與試驗(yàn)都取得了重要成果。

11 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)煤塵治理技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)新方法的不斷出現(xiàn)，以及國(guó)外煤塵治理技術(shù)、設(shè)備的引進(jìn)，將大大提高煤塵的綜合治理能力。

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［2］煤礦安全規(guī)程[M].煤炭工業(yè)出版社,2012.

［3］吳宗之,高進(jìn)東.重大危險(xiǎn)原辨識(shí)與控制[M].冶金工業(yè)出版社,2001.

［4］煤礦粉煤塵防治綜合技術(shù)手冊(cè)[M].煤礦科技出版社,2008,11.