煤礦采掘工作面粉塵防治技術(shù)及其發(fā)展趨勢

蘆亮

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，煤礦采掘的機(jī)械化程度大大提高，在礦井實(shí)際的采掘過程中，開采方法和工藝日趨高效化、集約化，但是在生產(chǎn)效益提升的同時(shí)，煤礦采掘工作面所產(chǎn)生的粉塵量也不斷增加，對施工人員的身心健康構(gòu)成威脅，同時(shí)對設(shè)備的養(yǎng)護(hù)和維修造成不良影響，因此，加強(qiáng)粉塵防治技術(shù)的研究和應(yīng)用成為煤礦行業(yè)的重要任務(wù)。本文對煤礦采掘工作面粉塵的來源及危害進(jìn)行了分析，并重點(diǎn)探討了煤礦采掘工作面粉塵防治技術(shù)及其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：煤礦；采掘工作面；粉塵防治；發(fā)展趨勢

中圖分類號(hào)： TD714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）32-183-2

0 引言

隨著煤礦行業(yè)的不斷發(fā)展，煤礦開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，在實(shí)際的采掘工作中，產(chǎn)生的粉塵不斷增加，嚴(yán)重制約我國煤礦的安全、高效生產(chǎn)。粉塵是煤礦采掘過程中的主要災(zāi)害之一，由于煤礦粉塵具有一定的理化特性，使得生產(chǎn)現(xiàn)場的可見度降低，對采掘儀器設(shè)備的使用壽命和精度造成影響，同時(shí)，粉塵還具有爆炸危險(xiǎn)性，嚴(yán)重威脅煤礦企業(yè)和工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。此外，煤礦工作人員長期在布滿粉塵的工作環(huán)境中，容易引發(fā)塵肺病等職業(yè)病害，對于人們的身體健康造成嚴(yán)重破壞。因此，煤礦企業(yè)必須對粉塵的防治工作提高重視程度，積極采取有效措施，利用多種粉塵防治技術(shù)，提高粉塵治理效率，從而保障煤礦的安全生產(chǎn)。

1 煤礦采掘工作面粉塵的來源及危害

1.1 粉塵的來源

煤礦采掘工作面粉塵危害較為嚴(yán)重，占整個(gè)礦井產(chǎn)生粉塵總量的85%以上，因此，煤礦粉塵防治的重點(diǎn)在采掘工作面。由于地質(zhì)環(huán)境、開采方式、采掘工藝的不同，每個(gè)礦井所產(chǎn)生的粉塵污染程度不盡相同。對于一些較為空曠的煤礦采集現(xiàn)場，由于風(fēng)力較大，揚(yáng)塵增加，粉塵危害更加突出。在采掘的過程中，鉆探、爆破等施工也會(huì)增加工作面的粉塵量，放煤口、采煤機(jī)、破碎機(jī)、支架等成為粉塵的四大污染源頭[1]。因此，在煤礦采掘過程中，煤礦企業(yè)要積極采用合理、有效的粉塵防治技術(shù)，對粉塵危害進(jìn)行針對性治理，為工作人員提供良好的施工環(huán)境，進(jìn)而提高整體施工效率。

1.2 粉塵的危害

粉塵的危害具體可以概括為以下幾點(diǎn)：

第一，采掘過程中產(chǎn)生的粉塵會(huì)依附在礦井壁和地面上，還有一部分懸浮在空氣中，煤礦工作人員長期處于這種環(huán)境，吸入過多粉塵，對其呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生破壞，嚴(yán)重威脅他們的身心健康；

第二，大量的粉塵懸浮在礦井中，會(huì)使得礦井溫度不斷升高，粉塵容易發(fā)生自燃，進(jìn)而導(dǎo)致爆炸事故，不利于煤礦采掘的安全施工；

第三，大量粉塵容易造成煤礦采掘現(xiàn)場的能見度降低，對工作人員的生產(chǎn)工作造成影響，使得煤礦生產(chǎn)效率降低，還容易引發(fā)安全事故[1]；

第四，煤礦采掘過程中涉及多種儀器設(shè)備，大量的粉塵會(huì)腐蝕這些儀器設(shè)備的構(gòu)件，使得設(shè)備操作精度降低，造成設(shè)備老化，影響正常使用。

2 煤礦采掘工作面粉塵防治技術(shù)

煤礦采掘工作面的粉塵防治可以從開采前期、施工過程、產(chǎn)生粉塵后三個(gè)不同的時(shí)期，采取不同的技術(shù)，加強(qiáng)粉塵的預(yù)防，降低粉塵的產(chǎn)生，并過濾、排除已經(jīng)產(chǎn)生的粉塵。

2.1 注水防塵技術(shù)

注水防塵技術(shù)是煤礦采掘前的一項(xiàng)重要措施，可以通過注水操作，增加煤層的濕度，實(shí)現(xiàn)降低粉塵的目的。注水防塵技術(shù)主要包括靜態(tài)注水和動(dòng)態(tài)注水兩種方式以及短孔注水和長孔注水等注水方法，在實(shí)際的實(shí)施過程中，要以現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境和開采要求為依據(jù)，選擇合適的操作方式，達(dá)到理想的防塵效果。注水防塵的基本原理是改變煤炭的物理性質(zhì)，在有效降低粉塵濃度的同時(shí)，提高了煤炭的開采效

率[2]。

2.2 通風(fēng)除塵技術(shù)

通風(fēng)除塵技術(shù)可以將礦井下的粉塵排出井外，從而將井內(nèi)的粉塵濃度控制在安全范圍內(nèi)。風(fēng)速和風(fēng)向是影響通風(fēng)除塵效率的關(guān)鍵因素，此外，粉塵的形狀、濃度、濕潤度對通風(fēng)除塵效果也有一定的影響。在通風(fēng)除塵過程中，如果采用的風(fēng)速較低，直徑較大的粉塵顆粒不易被排出，懸浮在空氣中，使得粉塵濃度得不到有效降低；如果采用的風(fēng)速較高，在排出一定粉塵的同時(shí)會(huì)引起新的粉塵揚(yáng)起，同樣無法實(shí)現(xiàn)良好的除塵效果，因此，通風(fēng)除塵技術(shù)的關(guān)鍵是控制好風(fēng)速，一般掘進(jìn)工作面的風(fēng)速設(shè)為0.4-0.7m/s，機(jī)械化采煤工作面風(fēng)速為1.5-2.5m/s，回采工作面和掘進(jìn)煤巷控制在4m/s以下。

2.3 除塵器除塵技術(shù)

除塵器除塵的基本原理是將空氣中的粉塵分離出來，借助除塵器實(shí)現(xiàn)凈化空氣的作用。目前，除塵器除塵技術(shù)在國外煤礦采掘中得到了廣泛應(yīng)用，主要有洗滌除塵器、濕式纖維除塵器等，這些除塵設(shè)備體型較大，但是具有良好的膈應(yīng)效果和除塵效果[2]。我國經(jīng)過20多年的研究，在除塵器除塵技術(shù)方面取得了一定成果，研制出多種類型的除塵器，并在煤礦采掘工作面得到了應(yīng)用。

2.4 噴霧降塵技術(shù)

噴霧降塵技術(shù)屬于一種操作簡單、經(jīng)濟(jì)節(jié)約的技術(shù)，具有良好的除塵效果，在煤礦采掘中應(yīng)用最為廣泛。在煤礦采掘中，由于機(jī)械化程度較高，采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)在工作過程中往往產(chǎn)生大量的粉塵，這時(shí)候就可以采用噴霧降塵技術(shù)對這些設(shè)備進(jìn)行防塵處理，例如滾筒搖臂徑向霧屏降塵技術(shù)、高壓噴霧防塵技術(shù)等。在采掘工作面的轉(zhuǎn)載點(diǎn)和液壓支架也是粉塵的主要源頭，可以利用噴霧防塵技術(shù)，通過噴出的水霧降低空氣中的粉塵濃度。

2.5 空氣幕隔塵技術(shù)

空氣幕隔塵技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，將噴氣裝置安裝在采煤機(jī)上，當(dāng)采煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，噴氣裝置噴射出的空氣形成一個(gè)空氣流，有效將粉塵隔離到氣流之外，為施工人員和設(shè)備建立防護(hù)層，使得粉塵難以擴(kuò)散到施工區(qū)域?？諝饽桓魤m技術(shù)主要應(yīng)用噴嘴式風(fēng)筒和附壁式風(fēng)筒，通過無形的空氣屏障實(shí)現(xiàn)良好的隔塵效果，在煤炭采掘工作面具有較好的應(yīng)用前景[3]。

2.6 個(gè)體防護(hù)技術(shù)

個(gè)體防塵是一項(xiàng)最基本的粉塵防治手段，主要指的是施工人員佩戴多種防護(hù)用具。隨著科技的不斷進(jìn)步，個(gè)體防護(hù)用品取得了較大開發(fā)和利用，傳統(tǒng)的棉紗口罩逐漸被淘汰，化纖濾料自吸式防塵口罩、壓風(fēng)呼吸器、過濾式送風(fēng)防塵口罩、氣流安全帽等防護(hù)裝置得到了廣泛應(yīng)用，施工人員在保證正常工作的同時(shí)，能夠吸入清潔的空氣。個(gè)體防護(hù)技術(shù)具有較高的防塵效果，可以有效避免煤礦采掘工作面粉塵對施工人員身心健康的傷害，在實(shí)際的工作中可以得到廣泛推廣。

3 煤礦采掘工作面粉塵防治技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著煤礦事業(yè)的不斷發(fā)展，粉塵防治技術(shù)將得到更全面的開發(fā)和利用，其發(fā)展趨勢主要包括以下幾點(diǎn)：

3.1 合理設(shè)計(jì)噴霧系統(tǒng)

煤礦采掘工作面應(yīng)用噴霧降塵技術(shù)防治粉塵，要設(shè)計(jì)科學(xué)、合理的噴霧系統(tǒng)，重點(diǎn)研究噴霧點(diǎn)的布置和壓力的設(shè)計(jì)，從而提高噴霧效率。隨著科技的不斷進(jìn)步，噴霧降塵技術(shù)可以引入智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了噴霧降塵的自動(dòng)化控制。

3.2 弱水防塵技術(shù)的發(fā)展

弱水防塵技術(shù)指的是利用少量的水實(shí)現(xiàn)良好的防塵效果。弱水防塵技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)該用，可以在節(jié)約水資源的同時(shí)，有效避免粉塵的危害，從而滿足節(jié)能環(huán)保的要求[3]。弱水防塵技術(shù)的主要研究內(nèi)容是注水型滲透劑、干式除塵劑、泡沫除塵劑等防塵產(chǎn)品的開發(fā)。

3.3 難注水煤層的注水技術(shù)的研究

注水防塵是一種應(yīng)用效果較好的防塵技術(shù)，但是在實(shí)際的操作中，由于一些煤層的機(jī)理較為特殊，增加了注水難度，這就需要加強(qiáng)難注水煤層注水技術(shù)的研究，通過配套的系統(tǒng)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)煤層注水的自動(dòng)化監(jiān)測和控制，從而提高煤層注水防塵效果。

3.4 積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)

國外的粉塵防治技術(shù)發(fā)展較為成熟，所采用的設(shè)備也較為先進(jìn)，國內(nèi)煤炭企業(yè)要加強(qiáng)對國外先進(jìn)除塵技術(shù)的學(xué)習(xí)和利用，推動(dòng)我國粉塵防治技術(shù)的不斷進(jìn)步。國外值得借鑒的防塵技術(shù)主要有超聲波除塵技術(shù)、生物試劑除塵和電離水除塵等先進(jìn)技術(shù)。

3.5 加強(qiáng)防塵標(biāo)準(zhǔn)的管理

在煤礦采掘工作中，粉塵產(chǎn)生的源頭較為復(fù)雜，在實(shí)際的粉塵防治工作中，還面臨諸多問題。煤炭企業(yè)要根據(jù)實(shí)際情況，選擇最合適的防塵降塵措施，有效的控制粉塵。制定一個(gè)合理的防塵標(biāo)準(zhǔn)，是粉塵控制的重要內(nèi)容，能夠促進(jìn)粉塵防治工作的不斷發(fā)展。

4 結(jié)束語

總而言之，煤礦采掘工作面的粉塵防治是煤炭企業(yè)發(fā)展需要研究的重要課題，煤炭企業(yè)要全面掌握各種粉塵防治技術(shù)的基本工作原理，并利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)加以完善和發(fā)展，從而提高粉塵防治效率，保障煤炭開采的安全、高效運(yùn)作。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 程衛(wèi)民，劉偉，聶文，周剛，崔向飛，孫鑫.煤礦采掘工作面粉塵防治技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，04：77-82.

[2] 李麗明，王磊.煤礦采掘工作面粉塵防治技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].科技展望，2014，10：120.

[3] 夏坤祿，曾文海.解析煤礦采掘粉塵防治技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014，02：47+49.