礦井粉塵控制技術(shù)研究

生慶巖

摘 要：煤礦粉塵是巖塵和煤塵的統(tǒng)稱，粉塵危害是煤礦的重大危害之一。隨著煤礦采掘機(jī)械化程度的提高，產(chǎn)塵量也劇增，粉塵治理的好壞直接關(guān)系到煤礦的安全生產(chǎn)，關(guān)系到礦工的身體健康。

關(guān)鍵詞：粉塵控制 防治措施 防塵設(shè)施

中圖分類號(hào)：TD163 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（c）-0024-01

1 影響因素及粉塵防治的主要技術(shù)

影響礦井粉塵產(chǎn)生的因素有自然條件因素和生產(chǎn)條件因素，包括煤層的賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造、煤巖物理性質(zhì)和采掘機(jī)械化程度、生產(chǎn)集中化程度、采煤方法及截割參數(shù)、生產(chǎn)工序、通風(fēng)狀況等。針對(duì)我國(guó)煤礦幾十年來積累的防塵經(jīng)驗(yàn)，大體可將煤礦粉塵防塵措施分為5大類。

1.1 減塵措施

減塵就是減少和抑制塵源產(chǎn)塵。減塵措施包括兩個(gè)方面：一是減少各個(gè)產(chǎn)塵工序的產(chǎn)塵總量和產(chǎn)塵強(qiáng)度，從產(chǎn)塵數(shù)量上把關(guān)；二是減少對(duì)人體危害最大的呼吸性粉塵所占的比例，在降塵質(zhì)量上設(shè)防。

1.2 降塵措施

降塵措施是使懸浮于礦井風(fēng)流中的粉塵及早沉降下來。降塵措施是減少浮游粉塵濃度的防治性措施。常采用的煤礦降塵主要是利用噴霧灑水、噴射泡沫和其他辦法加速粉塵的沉降。

1.3 排塵措施

排塵是指加強(qiáng)通風(fēng)對(duì)除塵的作用，利用新鮮風(fēng)流稀釋并排出采用前述防塵措施尚未沉降的那部分粉塵。

1.4 除塵措施

除塵時(shí)將空氣中浮游粉塵聚集起來一起處理的一項(xiàng)聚殲性措施，它主要利用吸塵器和捕塵器來完成。

1.5 個(gè)體防護(hù)措施

個(gè)體防護(hù)措施是指通過佩戴各種防護(hù)面具以減少吸入人體粉塵量的一項(xiàng)補(bǔ)救性措施。

2 礦井粉塵分析

為了解井下各生產(chǎn)工序產(chǎn)生粉塵的濃度大小和變化規(guī)律，對(duì)冀中能源股份有限公司邢東礦井下綜采工作面的各工序的粉塵濃度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。

2.1 工作面參數(shù)

走向長(zhǎng)683 m，傾斜長(zhǎng)99.6 m。煤層平均厚度3.9 m，一次性采全高3.9 m。斷面面積S=14.6 m2，風(fēng)量Q=914 m3/min，風(fēng)速V=1.5 m/s，溫度T=17 ℃。

2.2 防塵措施

（1）煤層注水：在距工作面80～100 m超前注水，注水孔間隔為10 m。（2）采煤機(jī)內(nèi)噴霧：不能正常使用。（3）采煤機(jī)外噴霧：在采煤機(jī)兩個(gè)搖臂上均安裝由外噴霧模塊，各安裝了三個(gè)錐形噴嘴，噴霧水壓6 MPa。噴嘴霧化效果較好，水霧能覆蓋產(chǎn)塵點(diǎn)。（4）液壓支架架間噴霧：在每組液壓支架上風(fēng)側(cè)安裝有三個(gè)錐形噴嘴，噴嘴的霧化效果較好，基本上能覆蓋工作面斷面。（5）轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧：破碎機(jī)及轉(zhuǎn)載點(diǎn)均安裝有噴霧裝置。（6）回風(fēng)巷全斷面水幕：在距迎頭30 m內(nèi)安裝有第一道水幕，除塵效果顯著，第二、第三道水幕能正常使用。

3 粉塵濃度測(cè)定結(jié)果分析

根據(jù)粉塵濃度測(cè)定規(guī)程，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在綜采工作面距煤壁1.8 m處，電線槽內(nèi)側(cè)呼吸帶高度布置采樣點(diǎn)。采用AKFC-92A粉塵采樣儀進(jìn)行采樣，采樣時(shí)間均為2 min，流量為20 L/min。采樣后稱重，計(jì)算得到數(shù)據(jù)。

（1）逆風(fēng)割煤時(shí)粉塵濃度沿程分布

①上風(fēng)5 m處粉塵濃度開始迅速增大，主要是由于上滾筒在割煤時(shí)，煤塊在下落過程中產(chǎn)生大量粉塵，并且這部分粉塵不易被外噴霧覆蓋，粉塵在隨風(fēng)流漂移過程中逐漸擴(kuò)散至整個(gè)工作面。

②逆風(fēng)割煤時(shí)采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)大概10 m位置粉塵濃度最大，全塵為660.7 mg/m3，呼吸性粉塵為356.4 mg/m3。

③采煤機(jī)后滾筒下風(fēng)向10米處以后，粉塵濃度又開始逐漸減小，粒徑比較大的粉塵在此過程中逐漸沉降、被捕集，在下風(fēng)側(cè)30 m位置處粉塵濃度降到250 mg/m3左右。

④呼吸性粉塵所占的比重較高，平均達(dá)到了66.34%，大大加大了粉塵對(duì)人體的危害性。

（2）順風(fēng)割煤時(shí)粉塵濃度沿程分布

①順風(fēng)割煤時(shí)粉塵濃度比逆風(fēng)割煤時(shí)要高。粉塵濃度最大點(diǎn)在采煤機(jī)下風(fēng)向15～25 m處，即前滾筒下風(fēng)向10～20 m處，最高全塵濃度為562.3 mg/m3，呼塵最大濃度為350.4 mg/m3。

②后滾筒上風(fēng)向10 m處粉塵濃度較大，主要是受移架的影響。在移架和后滾筒的共同影響下，在采煤機(jī)中部粉塵濃度達(dá)到第一個(gè)峰值；下風(fēng)20 m后粉塵濃度迅速下降，到下風(fēng)30 m以后粉塵濃度降到200 mg/m3以下。

③呼吸性粉塵的比重仍然比較大，平均為68.81%。

（3）移架時(shí)粉塵濃度沿程分布

①移架產(chǎn)塵主要是從架間縫隙和前沿落下，隨風(fēng)流在巷道中運(yùn)動(dòng)，并不斷擴(kuò)散，具有產(chǎn)塵量大和瞬時(shí)性的特點(diǎn)，即移架瞬間產(chǎn)生大量粉塵，移架結(jié)束塵源基本立即消失。

②移架時(shí)粉塵濃度從移架點(diǎn)開始至移架下風(fēng)側(cè)5 m處濃度迅速增大到最高，為649.2 mg/m3，然后很快降低，在下風(fēng)向10 m以后粉塵主要是割煤產(chǎn)塵。

③移架產(chǎn)塵的呼吸性粉塵比重相對(duì)較小，平均比重為54.48%。

④移架產(chǎn)塵濃度較大，是綜采工作面繼割煤之后的第二大粉塵源。

4 結(jié)語

通過邢東礦不同工作面各個(gè)工序的粉塵濃度測(cè)定和分析，發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：

（1）綜采工作面是井下產(chǎn)塵量最多的工作面。

（2）綜采工作面各個(gè)工序粉塵濃度從大到小依次為割煤、移架、放頂；機(jī)掘工作面為掘進(jìn)、打錨桿。

（3）一般各工序的粉塵濃度，從產(chǎn)塵處開始，向下風(fēng)向濃度增加較快，達(dá)到最大值點(diǎn)后再迅速減小，一定距離以后則粉塵基本沉降下來后，濃度變化較小。向上風(fēng)向擴(kuò)散則比較困難，濃度呈減小趨勢(shì)。

（4）粉塵濃度最大點(diǎn)距產(chǎn)塵點(diǎn)的距離與產(chǎn)塵強(qiáng)度、高度和風(fēng)速等參數(shù)有關(guān)，采煤機(jī)采煤在下風(fēng)10～20 m處，掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)在下風(fēng)測(cè)10 m處，錨噴在下風(fēng)2～5 m處，打眼、打錨桿則在回風(fēng)測(cè)2 m處。由此可見，機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)幅度越大，產(chǎn)塵強(qiáng)度越大，塵源越高，粉塵濃度最大點(diǎn)距離塵源越遠(yuǎn)。

（5）產(chǎn)塵點(diǎn)附近粒徑大的粉塵所占比重大，之后較快的沉降；而呼吸性粉塵變化不大，沉降慢，粉塵濃度穩(wěn)定后占全塵的40%～60%。

（6）粉塵濃度大小與煤質(zhì)有關(guān)，煤層含水量高、煤質(zhì)松軟，產(chǎn)塵量越小。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2013.

[2] 張國(guó)樞.通風(fēng)安全學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

[3] 趙益芳.礦井防塵理論及技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1995.

[4] 葉鐘元.礦塵防治[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982.

[5] GBZ/T 192.1-2007工作場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定第1部分：總粉塵濃度[S].endprint