淺談煤礦井下粉塵的治理

目前我國煤炭開采以井工開采為主，按1998年煤炭產量構成，井工礦開采的煤炭產量占93%。由於井下采煤空間狹小，工作地點多變，通風效果差。因此井下采煤、掘進、轉載、運輸過程中，產生大量粉塵，嚴重汙染井下環境。

為了搞好采煤工作麵的粉塵防治，有效降低其粉塵濃度，必須針對井下不同塵源采取相應的治理措施，以達到對粉塵進行綜合治理的目的。

1 井下粉塵的特性與危害

煤礦井下粉塵是指在煤礦生產中產生的微細煤塵和岩塵的總稱。煤礦井下粉塵具有如下特性：

（1） 粉塵表麵吸附一層空氣薄膜，阻礙粉塵間或水滴與粉塵間的凝聚沉降。

（2） 粉塵的分散度增大，吸附在其表麵的氧分子增多，加快了粉塵氧化分解過程。

（3） 細微岩塵由於表麵積增大，岩塵中的遊離二氧化矽很容易溶解於人體肺細胞中。

（4） 采掘工作麵產生的新鮮粉塵較回風道中的粉塵易帶電。

由於粉塵具有這些特性決定了以下危害：易引起塵肺；易引起燃燒和爆炸；高濃度粉

塵能加速機械磨損，縮短精密儀器的使用壽命。

2 井下粉塵汙染的治理

2.1 采煤工作麵粉塵的治理

采煤工作麵是煤礦產塵量最大的作業場所，為了搞好采煤工作麵粉塵的防治，有效降低其粉塵濃度，必須針對采煤工作麵的不同塵源采取相應的防治措施，以達到對粉塵治理的目的。

（1）采煤機徑向霧屏降塵。在采煤機搖臂上靠近滾筒部分，加一直的和弧形的金屬管連接器，在其上焊6～9個噴座並安裝噴嘴。每個噴嘴的流量5L/min，向噴嘴供應10MPa以上的壓力水，這樣在滾筒靠人行道側形成一道徑向霧屏，對控製和降低滾筒產生的粉塵有較好的效果。

（2）采煤機高壓外噴霧降塵。其主要原理是利用高壓減小霧粒的濃度，提高霧粒密度、飛行速度、引射風量、渦流強度及帶電量，增加了霧粒與塵粒的碰撞機率。高壓外噴霧可使總粉塵降塵率達到90%以上。

（3）破碎機轉載點粉塵的治理。破碎機防塵有兩種措施，即封閉破碎機，避免粉塵外揚（出口用軟膠帶）；在密閉的基礎上安裝小除塵器，進行抽塵淨化。

轉載點一般采用噴霧降塵的方法，可用觸控液壓控製器實現與設備同步的自動噴霧降塵，也可應用與破碎機相同的聲波霧化和荷電噴霧降塵。

（4）溜煤眼粉塵的治理。溜煤眼礦塵的控製，關鍵在於溜煤眼的設計，一般應將溜煤眼布置在回風側。如因條件限製需設在進風巷道附近時，也應將溜煤眼布置在主要進風巷道的繞道中。溜煤眼口距繞道口的距離應大於衝擊風流最大距離（60～100m）。此外，還要采取溜煤眼口密閉、噴霧灑水和通風排塵等綜合防塵措施。

2.2 掘進工作麵粉塵的治理

（1）鑿岩時粉塵的治理。機械鑿岩是礦山井下生產過程中的主要產塵源之一，機械鑿岩時所產生的礦塵濃度除和礦岩的物理化學性質有關外，主要取決於生產強度等。除礦山井下普遍使用的濕式鑿岩降塵及幹式孔口捕塵和孔底捕塵外還有泡沫除塵。泡沫除塵技術是一種高效、簡便、經濟、易操作的新技術。其原理是：在水中加入一定比例的泡沫除塵劑，通過一套機械裝置，得致使水的表麵張力小於3.5×10-5N/cm2的泡沫溶液。由於將水發泡，不僅節省了大量用水，而且造成了多界麵潤濕條件，使礦塵增濕並成泥漿，提高了對呼吸性粉塵的捕獲率，使其達到90%以上。

（2）爆破作業時粉塵的治理。爆破作業是產塵最集中的生產工序，且其產生的浮遊塵粒比幹式鑿岩時還要細微。因此礦塵的自然沉降速度慢，不利於縮短作業循環時間，其汙染影響範圍可達幾十米甚至上百米。爆破作業的產塵量主要與炸藥數量、爆破方法和礦塵物理性質及濕潤程度有關。

礦山井下廣泛采用水封爆破降塵，水封爆破的降塵率可達60%，且對除去呼吸性粉塵有較好的效果。另外，水封爆破還有降低炮煙（約70%）、減少有毒有害氣體（約37%～46%）、降溫（約0.5～1.0℃）等作用。此外，還有噴霧降塵、水幕降塵等措施。

（3）裝岩時粉塵的治理。除常用的噴霧灑水降塵外還有以下兩種：①運輸機水電連鎖降塵，在運輸係統所有裝載點、轉載點，可根據礦塵大小安設定點噴霧裝置，進行經常或不定時噴霧灑水。當運輸距離較長時，最好采用水電連鎖裝置，即輸送機啟動運轉時，控製噴霧閥門的電磁閥自動打開，實現噴霧灑水。②礦車運輸自動灑水降塵。采用噴霧灑水的辦法澆灑礦車，考慮到礦車運輸不連續的特點，礦山多采用機械傳動自動控製方式，實現礦車通過時噴霧器工作，礦車通過後噴霧停止。

（4）收塵措施。控製機掘工作麵含塵氣流向巷道外擴散是一種利用氣流的附壁效應，將原壓入式風筒供給機掘工作麵的軸向風流改變為沿巷道壁運動的旋轉風流，並使用風流不斷向機掘工作麵推進。在掘進司機工作區域的前方建立起阻擋粉塵向外擴散的空氣屏幕，封鎖住掘進機工作時產生的粉塵；除塵器將工作麵的含塵風流吸入吸塵罩，由除塵器淨化，從而提高機掘工作麵的收塵效率。

2.3 風流淨化措施

當入風井巷和采掘工作麵的風源含塵量超過0.5mg/m3時，應采取風流淨化措施。礦井風流淨化分為主進風源淨化和局部地點的風流淨化兩種。對於主進風源，首先要防止地表粉塵進入地下，保護入風質量。當入風流含塵量超標時，可采用水幕淨化或靜電除塵等措施。對於井下局部塵源的淨化，要求采用的除塵裝置具有體積小、效率高、阻力小，能有效地除去細微塵粒及工作可靠等特點。

3 煤礦井下防塵科學管理展望

在機械化采掘作業和運輸、轉載過程中，都要產生大量粉塵，危害十分嚴重。目前的防降塵技術已遠遠滿足不了日益嚴重的塵害治理需要。近幾年來，英國研製出的吸塵滾筒，已在英國煤礦50%以上的長壁工作麵推廣使用。

為適應新世紀采礦工業的發展，建立安全、清潔的作業環境，對呼吸性粉塵的控製，是煤礦防塵工作的主要發展方向。我們應在吸收國外防塵技術先進經驗的基礎上，重點發展適合我國煤礦生產條件的吸塵滾筒、高壓水輔助切割降塵技術、高壓或超高壓噴霧降塵、幹式布袋除塵技術、聲波霧化除塵技術、預荷電降塵技術等。

另外，利用生物技術製造成的生物聚會物等新材料，可做成低阻力、高阻塵率的個體防護用具，防止呼吸性粉塵及其它有毒、有害氣體進入人體，保護人體健康。

王文 桂祥友 王國君