煤礦采掘工作面粉塵危害與防治措施

賈凡 趙亞軍

摘要：隨著科技水平的進(jìn)步，煤礦開采朝著機(jī)械化、智能化、高效化的方向發(fā)展，隨之而來產(chǎn)生的問題就是在煤礦采掘工作面會(huì)有大量粉塵產(chǎn)生，嚴(yán)重威脅著井下工作人員的身心健康，不利于礦山行業(yè)良好形象的樹立。本文介紹了井下粉塵的主要危害，以及相對(duì)應(yīng)的提出了幾點(diǎn)防治措施，希望能夠?yàn)椴删蚬ぷ髅娴姆蹓m防治提供方法。

1.粉塵的概念及煤礦粉塵的來源

1.1粉塵的概念

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定粉塵是指在空氣中懸浮的直徑在75μm以下的固體顆粒物。粉塵可分為全塵和呼吸性粉塵，其中呼吸性粉塵在被人體吸入后會(huì)對(duì)人體造成不可逆的損傷。粉塵顆粒廣泛存在，大氣中粉塵顆粒的存在還是地球保持恒溫的主要原因之一。但相當(dāng)一部分粉塵是工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物，是諸如“硅肺”等職業(yè)病的主要來源。

1.2煤礦粉塵的來源

煤礦在采掘作業(yè)過程中產(chǎn)生的煤塵是煤礦五大災(zāi)害之一，目前針對(duì)煤礦開采過程中產(chǎn)生的煤塵如何有效治理也是專家學(xué)者研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。在井工煤礦的開采過程中，煤塵的來源主要在采掘工作面，約占礦井總產(chǎn)塵量的85%以上。據(jù)資料顯示，在未采取防塵措施時(shí)，綜掘工作面粉塵濃度大約為2500mg/m3，一般綜采工作面粉塵濃度大約為5 000 mg/m3，而綜放工作面的粉塵濃度甚至高達(dá)8 000 mg/m3。另外在轉(zhuǎn)載點(diǎn)處，礦石的提升運(yùn)輸過程中均會(huì)有粉塵的產(chǎn)生。

2.采掘工作面粉塵的危害

2.1粉塵的積聚可能引發(fā)爆炸

前文已提到，煤塵是煤礦的五大災(zāi)害之一，很大一部分原因是因?yàn)槊簤m具有爆炸性，而煤塵一旦爆炸，其產(chǎn)生的破壞性不可小覷，甚至?xí)＜暗秸麄€(gè)礦井的安全。粉塵的爆炸，其本質(zhì)也是一種劇烈的燃燒反應(yīng)，而燃燒反應(yīng)的三要素分別為可燃物、氧氣、點(diǎn)火源。礦井中的煤塵在和空氣混合達(dá)到一定濃度后形成可燃?xì)怏w，因?yàn)榈V井通風(fēng)始終存在，如果此時(shí)正好因違章操作或電線短路等有電火花出現(xiàn)，就會(huì)造成煤塵爆炸。其反應(yīng)機(jī)理為煤塵和空氣混合后形成的可燃?xì)怏w被點(diǎn)燃之后放熱，通過熱輻射的方式向周圍的粉塵傳遞熱量，進(jìn)而形成連續(xù)循環(huán)的燃燒傳遞，加快反應(yīng)速度，從而造成局部壓力的提升，最終形成強(qiáng)烈的爆炸反應(yīng)。

2.2粉塵是職業(yè)病的主要來源

在煤礦的采掘過程中產(chǎn)生的粉塵往往還含有硫、硅等物質(zhì)的存在。盡管我們的人體有著一套比較完善的自我保護(hù)機(jī)制，大顆粒的粉塵往往不會(huì)被人體吸收，但對(duì)于長期從事煤礦開采的工人，在常年累月的工作中仍無法避免的會(huì)吸入直徑在5μm以下的粉塵顆粒，而導(dǎo)致患上和肺部相關(guān)的疾病。尤其是在吸如含有硅的粉塵后，會(huì)造成“硅肺”，使肺部的功能逐漸喪失?！肮璺巍笔亲顬閲?yán)重的職業(yè)病之一，且目前還沒有有效的治愈方法。

2.3粉塵會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命

隨著礦山行業(yè)自動(dòng)化程度越來越高，采掘工作面會(huì)使用到大量的機(jī)械設(shè)備，而且對(duì)采掘設(shè)備的要求越來越高。因此，礦山企業(yè)需要引進(jìn)諸如如連續(xù)割煤機(jī)、自動(dòng)化掘錨機(jī)、自移式液壓支架等先進(jìn)采掘設(shè)備。這些設(shè)備可以大大提高工作效率，增加原煤產(chǎn)量，但在采掘過程中出現(xiàn)的粉塵會(huì)使這些設(shè)備的磨損加快，導(dǎo)致機(jī)器設(shè)備壽命的縮短。從短期來看會(huì)增加設(shè)備的使用成本，而從長遠(yuǎn)角度來看則會(huì)制約采掘工作的正常運(yùn)行，導(dǎo)致企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益下滑。

3.采掘工作面的粉塵防治措施

3.1通風(fēng)除塵

采掘工作中，不可避免的會(huì)有粉塵的產(chǎn)生，而當(dāng)粉塵積聚到一定濃度時(shí)，會(huì)有爆炸產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這一問題，我們可以采用合理的通風(fēng)手段，通過風(fēng)流，可以有效使將巷道以及工作面積聚的大量粉塵擴(kuò)散甚至將其帶離礦井，降低巷道中粉塵濃度，從而避免煤塵爆炸事故的發(fā)生。一般情況下，掘進(jìn)工作面的除塵風(fēng)速為0.4 ～ 0.7m/s（最佳），采煤工作面的除塵風(fēng)速為1.5 ～2.5 m/s（最佳）。但最高允許風(fēng)速不得超過 4 m/s，因?yàn)樾枰紤]到采掘工作面通風(fēng)的要求，同時(shí)也要避免粉塵的二次飛揚(yáng)。

3.2個(gè)體防護(hù)

針對(duì)煤礦工人在長期工作中可能造成的職業(yè)病，做好個(gè)體防護(hù)也是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在井下工作的工人，特別是在采掘一線工作的工人，做好個(gè)體防護(hù)工作尤為重要，工作過程中可以佩戴具有防止粉塵侵害的口罩或者面具，如帶氣閥的化纖濾料自吸式防塵口罩、壓風(fēng)呼吸器和過濾式送風(fēng)防塵口罩等。個(gè)體防護(hù)是粉塵防治措施中最簡單、最直接的手段，也是保護(hù)人體不受粉塵侵害的最后一道屏障。大力推廣個(gè)體防護(hù)對(duì)保護(hù)井下工人的身心健康，促進(jìn)礦山行業(yè)良好形象的建立具有深遠(yuǎn)的意義。

3.3噴霧降塵

要減少井下的粉塵，最根本的途徑還是要從源頭上抑制粉塵的產(chǎn)生，即采取有效的方式對(duì)采掘工作面產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行治理。目前已經(jīng)成熟的方法就是通過噴霧減少采掘工作面設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的粉塵。主要包括在采掘工作面上的采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)的噴霧降塵技術(shù)、轉(zhuǎn)載點(diǎn)的噴霧降塵技術(shù)、自移式液壓支架的噴霧降塵技術(shù)等。這些噴霧除塵方法在我國專家學(xué)者的不斷努力下，目前已成功運(yùn)用于我國各大礦山的生產(chǎn)一線。此外隨著科技水平的不斷進(jìn)步，還發(fā)展出了空氣幕隔塵、除塵器除塵等先進(jìn)除塵方法，大幅度提高了降塵率。

4.結(jié)語：

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國在粉塵防治領(lǐng)域取得了巨大的進(jìn)步，涌現(xiàn)出了一大批新方法、新工藝，有效地抑制了粉塵的產(chǎn)生，提高了煤礦生產(chǎn)的安全性。但與現(xiàn)場的實(shí)際需求還存在一定的差距。此外還需要根據(jù)不同的塵源選擇不同的綜合除塵方法，定量設(shè)計(jì)噴霧除塵過程中的各種參數(shù)，根據(jù)粉塵濃度的實(shí)時(shí)變化，合理控制噴霧的大小，防止對(duì)煤質(zhì)產(chǎn)生影響。

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作者簡介：賈凡（1998-），男，山西晉城人，本科，研究方向：安全科學(xué)與工程。

（作者單位：內(nèi)蒙古科技大學(xué)）