關(guān)于幾種煤礦安全生產(chǎn)防塵降塵技術(shù)的探討

趙毅龍

（山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

0 引言

煤礦生產(chǎn)作業(yè)非常復(fù)雜且危險(xiǎn)性極高，存在很多不利于安全生產(chǎn)的因素，尤其是煤礦開(kāi)采作業(yè)多是在地下深井中，井內(nèi)空間狹窄且空氣流動(dòng)性差，加上施工作業(yè)常常會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，如果不能及時(shí)排出，工作人員長(zhǎng)期大量吸入就很容易導(dǎo)致肺部疾病。而且大量粉塵的碰撞摩擦還可能會(huì)引發(fā)爆炸，造成生產(chǎn)事故。不管是對(duì)工作人員的健康，還是企業(yè)發(fā)展都會(huì)造成嚴(yán)重的威脅。因此在煤礦日常生產(chǎn)中加強(qiáng)對(duì)防塵降塵技術(shù)的應(yīng)用，加大粉塵治理力度有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 煤礦生產(chǎn)粉塵的概述

1.1 煤礦粉塵的危害

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常需要對(duì)地下巖石等實(shí)施切割，同時(shí)就會(huì)形成大量的粉塵，其實(shí)就是細(xì)小的煤顆粒與巖石顆粒。粉塵在空氣中懸浮就會(huì)與空氣以及一些有害物質(zhì)混合，如果處理不及時(shí)就會(huì)被吸入體內(nèi)，對(duì)人體呼吸系統(tǒng)形成威脅。尤其是一些有害物質(zhì)進(jìn)入肺部會(huì)形成肺部疾病，造成不同程度的呼吸感染問(wèn)題，嚴(yán)重還會(huì)面臨中毒引發(fā)癌癥。根據(jù)近年來(lái)爆發(fā)的煤礦生產(chǎn)事故也能發(fā)現(xiàn)，爆炸事件也時(shí)常發(fā)生，這主要是由于粉塵聚集時(shí)非常會(huì)因?yàn)槟Σ列纬苫鸹?，進(jìn)而引發(fā)爆炸，造成巨大的傷亡，引發(fā)嚴(yán)重的生產(chǎn)事故[1]。

1.2 煤礦粉塵的產(chǎn)生原因

目前我國(guó)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生粉塵最多的就是綜采與掘進(jìn)工作面。在綜采工作面，經(jīng)常會(huì)伴隨著不同程度的爆破、切割、粉碎等環(huán)節(jié)，所以就難以避免形成大量粉塵。尤其是爆破工作在炸藥設(shè)施較大力度的工作振動(dòng)下，非常容易產(chǎn)生更大量的粉塵，且相對(duì)粉塵更加集中。在掘進(jìn)工作面，經(jīng)常會(huì)用到機(jī)器切割，較大程度的機(jī)械化作業(yè)形成大量粉塵，此外一些鉆探或采掘工作也會(huì)造成不同程度的粉塵污染。

2 煤礦防塵降塵技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 煤層注水

煤層注水是一種物理防塵技術(shù)，經(jīng)常被用于綜采工作面的防塵降塵。煤層注水技術(shù)的關(guān)鍵在于通過(guò)提高煤層中的含水量，進(jìn)而從物理層面改變煤的特性，在開(kāi)采過(guò)程中有效降低粉塵的形成。通過(guò)對(duì)煤層中注水的方式，能夠讓煤層在開(kāi)采時(shí)候的粉塵減少60%～70%，起到很好的降塵效果。在進(jìn)行煤層開(kāi)采之前，會(huì)先用水管對(duì)煤層實(shí)施噴水操作，提高煤層的濕潤(rùn)度。注入煤層的水分會(huì)填滿(mǎn)煤層中的空隙，將細(xì)小顆粒包裹住，從而在煤層采掘的時(shí)降低粉塵形成，達(dá)到良好的降塵效果。目前我國(guó)最長(zhǎng)應(yīng)用的就是長(zhǎng)鉆孔注水技術(shù)[2]。在進(jìn)行開(kāi)采工作以前，需要先借助機(jī)械設(shè)施在煤層中打孔，但是打孔要關(guān)注煤層的紋理結(jié)構(gòu)，孔的長(zhǎng)度也要根據(jù)煤層的實(shí)際厚度決定。一般為了維持煤層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，孔的長(zhǎng)度控制在30～100 m 之間。長(zhǎng)孔打好之后，借助水管向孔洞中注水。同時(shí)為了提高注水降塵的效果，還可以在水中加入一些活性劑，有效避免大量粉塵的形成。但是這種技術(shù)對(duì)鉆孔技術(shù)要求較高，依舊需要更深入的研究與優(yōu)化。煤層注水示意圖，如圖1 所示。

圖1 煤層注水示意圖

2.2 通風(fēng)除塵

除了提高煤炭濕度降低粉塵形成，還可以借助風(fēng)進(jìn)行有效的除塵。通常當(dāng)空氣流動(dòng)越快時(shí)，粉塵也會(huì)擴(kuò)散的越快，所以可以借助高效的空氣流動(dòng)，將粉塵排出。通風(fēng)除塵技術(shù)的關(guān)鍵在于借助風(fēng)對(duì)礦井中粉塵稀釋后，在強(qiáng)風(fēng)作用下迅速排出井外。合理風(fēng)量與風(fēng)速能夠?qū)⒌V井中懸浮的粉塵快速排出，風(fēng)速較快的時(shí)，回采工作面基本不會(huì)有粉塵堆積，風(fēng)速下降就會(huì)增加粉塵堆積量；但是過(guò)大的風(fēng)速又非常容易將已經(jīng)落地的粉塵再次吹起，所以在通風(fēng)除塵技術(shù)中控制風(fēng)量與風(fēng)速非常重要，一般我們將風(fēng)速控制到1.5～4 m/s 的范圍內(nèi)為最適宜，風(fēng)流方向?yàn)镋 或W 型時(shí)最好。同時(shí)結(jié)合合理的通風(fēng)裝置，例如風(fēng)簾、隔塵簾的應(yīng)用，能夠有效減少風(fēng)量泄露，起到更好的風(fēng)量供給效果。

2.3 凈化風(fēng)流

凈化風(fēng)流可以實(shí)現(xiàn)對(duì)粉塵的快速捕捉，工作重點(diǎn)是在礦井中臨近粉塵產(chǎn)生處，安裝一個(gè)水幕噴霧裝置。這樣當(dāng)粉塵形成之后，就能夠迅速通過(guò)凈化水流的方式有效達(dá)到除塵的效果，進(jìn)而有效縮短粉塵傳播區(qū)域。當(dāng)前在煤礦安全生產(chǎn)中的回采工作面應(yīng)用較多，一般需要在粉塵產(chǎn)生源頭50 m 的范圍內(nèi)進(jìn)行噴霧裝置安裝。常用的水幕裝置有細(xì)水式、微孔式、噴嘴式等，且一般除塵率在70%～95%之間。

2.4 炮采防塵

炮采防塵技術(shù)是目前我國(guó)煤礦開(kāi)采生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的一種防塵降塵技術(shù)，特別是對(duì)于粉塵爆炸可能性較高的煤礦來(lái)說(shuō)，采用該種防塵技術(shù)通常能夠形成較好的效果，相較于其他技術(shù)也有更大的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)要實(shí)施煤層爆破的時(shí)候，要事先留出幾個(gè)炮眼，在炮眼區(qū)域放上存水裝置，再對(duì)其進(jìn)行爆破，爆破的時(shí)候由于會(huì)瞬間形成高溫，裝置中水分揮發(fā)形成大量水蒸氣，就會(huì)與粉塵凝結(jié)達(dá)到除塵的效果[3]。但是在進(jìn)行具體操作的時(shí)候要嚴(yán)格按照爆破流程，不合理容器放置或者炮眼的選擇，都可能會(huì)影響煤礦生產(chǎn)的安全。

2.5 噴霧除塵

在煤礦開(kāi)采的時(shí)，經(jīng)常會(huì)由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，對(duì)周邊的巖層形成不同程度的損壞，從而引發(fā)大量的粉塵。并且在運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，也很容易產(chǎn)生大量的粉塵，針對(duì)這種情況就需要一定的技術(shù)方式，而噴霧除塵就是非常有效的一種技術(shù)手段，噴霧除塵技術(shù)更多的應(yīng)用在回采等容易產(chǎn)生粉塵的區(qū)域。借助噴霧裝置的安裝，讓水呈噴霧形態(tài)射出，與環(huán)境中粉塵結(jié)合達(dá)到降低粉塵濃度的效果，目前在爆破作業(yè)或裝巖作業(yè)當(dāng)中應(yīng)用較多。通過(guò)噴霧裝置及時(shí)噴水操作，達(dá)到良好的防塵降塵效果。

以KPWZ-300 礦用細(xì)水噴霧為例，該裝置是通過(guò)微米級(jí)水霧噴出的方式實(shí)現(xiàn)降塵的目的，特備適合于煤塵或具有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的煤礦井中使用。該裝置過(guò)濾精度能達(dá)到300 目，水壓適應(yīng)范圍在0.5～7.0 MPa，采用不銹鋼材質(zhì)，噴頭規(guī)格為3#～6#，出水量為100～500 mL/min。主機(jī)示意圖，如圖2 所示。

圖2 主機(jī)示意圖

2.6 自防護(hù)

自防護(hù)技術(shù)就是通過(guò)佩戴防塵用具，例如防塵面罩、口罩、呼吸器等，形成工作人員與周?chē)諝獾闹苯咏佑|隔離，盡可能減少工作人員與工作過(guò)程中粉塵的直接接觸，形成工作人員健康基本保障。且該技術(shù)通常是各種防塵降塵技術(shù)的最后一道防線(xiàn)，因?yàn)楦鞣N技術(shù)的應(yīng)用都難以保證將全部的粉塵除盡，因此做好的個(gè)人防護(hù)是最直接也最有效的防護(hù)技術(shù)。

3 新形勢(shì)下煤礦安全生產(chǎn)中防塵降塵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著煤礦中機(jī)械化、信息化與智能化技術(shù)的不斷應(yīng)用與發(fā)展，對(duì)于防塵降塵技術(shù)也應(yīng)當(dāng)提高研發(fā)深度。一是要逐步優(yōu)化對(duì)一些切割裝置的參數(shù)設(shè)計(jì)，通過(guò)降低切割過(guò)程粉塵產(chǎn)生率，降低粉塵污染；二是對(duì)噴霧除塵或凈化風(fēng)流除塵技術(shù)要求不斷進(jìn)行優(yōu)化與技術(shù)創(chuàng)新，著重對(duì)噴霧裝置的噴嘴、壓力以及系統(tǒng)等進(jìn)行不斷的改進(jìn)，真正達(dá)到更高效除塵降塵的目的；三是要加大對(duì)采掘工作面中綜合性除塵降塵技術(shù)設(shè)備的研發(fā)，包括新型除塵裝置、移動(dòng)除塵設(shè)備以及凈化系統(tǒng)等設(shè)備的研發(fā)；最后就是要積極學(xué)習(xí)與引進(jìn)國(guó)外良好的除塵降塵技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，尤其是對(duì)于一些化學(xué)類(lèi)吸塵劑等先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)與借鑒，對(duì)于一些泡沫除塵技術(shù)、超聲除塵技術(shù)等要加大研究力度。通過(guò)更加高效防塵降塵技術(shù)的運(yùn)用，降低對(duì)水資源的運(yùn)用，保證安全生產(chǎn)的前提下，盡可能實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

煤礦安全生產(chǎn)中防塵降塵工作是一項(xiàng)長(zhǎng)久且復(fù)雜的工作，為了提高煤礦安全生產(chǎn)中防塵降塵的效果，加大防塵降塵技術(shù)的運(yùn)用，提高安全生產(chǎn)工作效率十分必要。只有通過(guò)更高質(zhì)量防塵除塵技術(shù)的合理運(yùn)用，才能夠?yàn)檫M(jìn)一步為煤礦安全生產(chǎn)工作打下基礎(chǔ)。因此在煤礦安全生產(chǎn)工作要求下，應(yīng)當(dāng)努力做好防塵降塵技術(shù)的應(yīng)用規(guī)劃，提高煤礦生產(chǎn)效益的同時(shí)，保證安全、綠色的生產(chǎn)。