煤礦粉塵防治技術

　隨著綜采、綜掘技術的迅猛發展，尤其是高產高效工作麵和綜放工作麵的廣泛應用，我國煤礦粉塵汙染問題日趨嚴重，經“八五…‘九五”期間的科技攻關，防降塵技術有了較大發展，在煤層注水、采煤機防塵、液壓支護防塵、放煤口防塵及綜掘麵粉塵高效控製、呼吸性粉塵測試儀器的研究和推廣應用等方麵取得了突破性進展。

　1．綜采工作麵防塵技術

　　(1)煤層預濕注水技術。煤層注水是煤炭開采中一項有效的預防性減塵措施，早在20世紀40年代，國外已開始采用此法減塵，至今已成為美國、英國、德國、俄羅斯、比利時和波蘭等主要采煤國家廣泛采用的減塵措施。我國從1956年在本溪彩屯煤礦首次試驗煤體預注水防塵技術，到1990年已有40％的采煤工作麵實施煤體預注水防塵技術。經過多年科研實踐，煤層注水預先濕潤煤體已經成為我國綜合防塵技術核心，開發了長鑽孔、短鑽孔和深鑽孔等煤層注水的成套技術，開發了水泥砂漿封孔泵，解決了封孔難的問題，提高了煤層注水降塵的效果。研製了自動化控製的注水係統。

　　隨著綜采放頂煤技術在我國的推廣應用，但由於綜放開采的開采厚度大多在5m以上，最大厚度已達10m，而一般煤層在垂直於頂板方向上的滲透性較差，傳統的注水工藝不能滿足厚煤層開采的需要，“九五”期間，兗礦集團有限公司與煤炭科學研究總院重慶分院聯合攻關，研究開發出適合厚煤層開采的煤層注水技術。

　　在“九五”期間，煤炭科學研究總院與兗礦集團有限公司研製了由流量和壓力傳感器、比例控製閥、計算機、泵、液壓係統組成的全自動控製的注水係統。煤層注水自動化控製係統與裝備屬於典型的機電液一體化設備，為了保證係統能夠可靠工作，各子係統均具有手動和自動控製功能。

　　(2)采煤機防塵技術。自“八五”以來，重點開展了對采煤機、液壓支架及放煤1：3粉塵的高效治理技術的研究，先後研究出采煤機含塵氣流控製、高壓水外噴霧降塵技術，對液壓支架、放煤口實施自動控製水噴霧降塵技術，使采煤機司機處空氣中的含塵濃度在使用含塵氣流控製技術和高壓外噴霧降塵技術後分別下降了60％～70％和82％～93％，液壓支架、放煤El自動噴霧降塵技術的使用，使放煤工操作處的總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度分別下降了84．7％和67．5％，使支架移架時下風流7m處的總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度分別下降了74．6％和61．1％，較好地降低了含塵氣流的粉塵濃度。在破碎機處研究出破碎機聲波霧化降塵技術、磁化水降塵技術、預荷電噴霧降塵技術和高壓噴霧降塵技術，對總粉塵和呼吸性粉塵的降塵效率分別高達85％～97．7％和87．1％～97．9％，極大地降低了破碎機工作時空氣的粉塵汙染。

　2．綜掘工作麵除塵技術

　　隨著綜掘水平的提高和掘進防塵技術的發展，粉塵治理的重點由治理總粉塵向治理呼吸性粉塵轉移，先後研究成功一些粉塵防治技術和裝備。

　　在“七五”期間研究的附壁風筒配合濕式除塵器解決機掘工作麵高濃度粉塵問題的基礎上，“八五”期間，研製出煤礦用袋式除塵器及其專用的KDZ對旋軸流式通風機。該除塵器的處理風量230～250m3／min、工作阻力2000Pa(接近濕式過濾式除塵器)、電機功率2×26kW，對總粉塵和呼吸性粉塵的除塵效率分別高達99％和90％，配合附壁風筒在斷麵積為10m2以上的機掘麵使用後，使司機處的總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度分別下降到21．4mg／m3和9．7mg／m3，降塵效率分別達93．27％和90.53％。與此同時，為了解決小斷麵巷道掘進的粉塵治理，開發出處理風量較小(90—130m3／min)的機掘麵濕式XZC型旋轉柵除塵器，其對總粉塵和呼吸性粉塵的除塵效率分別達到99％和88．5％。機掘麵幹式除塵技術的研究成功，標誌著我國機掘防塵水平上了一個新的台階。

　　“九五”期間，為了降低袋式除塵器的體積，有針對性地開展了幹式除塵技術的研究和廣泛推廣工作，研究出達到：MTll3—1995《煤礦井下聚合物製品阻燃抗靜電性通用試驗方法和判定規則》中規定的抗靜電、阻燃性能的要求，且在高過濾風速(3.5—4.0m／min)條件下具有高集塵效率的礦用安全高效除塵濾料，填補了我國濾料在煤炭行業的一大空白，其技術性能達到了國外同類技術的先進水平；由於濾料過濾風速的提高，在相同處理風量(230～250m3／min)條件下，使袋式除塵器的體積在“八五”基礎上減小了41％。該除塵器的處理風量224m3／min，工作阻力2083Pa，總粉塵和呼吸性粉塵的除塵效率分別達到99.3％和95．5％。在煤礦井下工業性試驗時，掘進機司機處的總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度分別下降到18.38mg／m3和8.89mg／m3，除塵效率分別達到了91．1％和92．25％，有效地降低了綜掘麵的粉塵濃度。該除塵濾料及新型袋式除塵器的研究成功，對幹式除塵技術在我國煤礦的推廣應用起到重大促進作用，對提高我國煤礦機掘防塵技術水平具有重大意義。

　　由於濕式除塵技術與幹式除塵技術相比具有投資少、體積較小的優點，因此，針對我國煤礦機掘巷道較小、經濟效益普遍不太景氣的特點，在進行幹式除塵技術完善提高的同時，又與波蘭KOMAG采礦機械化中心合作，開展了適合中國煤礦機掘麵生產技術條件的高效濕式除塵技術的研究。該技術包括高效渦流控塵裝置、高效旋流除塵器及其配套移動係統。高效渦流控塵裝置比原來的附壁風筒產生的附壁效應強7倍左右，控塵效果更好；高效旋流除塵器的處理風量為250～350m3／min、工作阻力為1800Pa，它集多種除塵器原理於一體，對總粉塵和呼吸性粉塵除塵效率分別達到99％和94％一98％，其技術性能已接近袋式除塵器的水平，並且其脫水效果十分理想。它的研究成功使我國煤礦機掘濕式除塵技術水平上了一個新台階。

　3．粉塵采樣器

　　20世紀90年代以來，先後研究成功AIN一95型粉塵粒度分布和濃度測定儀和AZF一01型呼吸性粉塵采樣器。

　　ALN一95型粉塵粒度和濃度測定儀集粉塵粒度分布和濃度測定於一體，它利用光吸收原理測定粉塵濃度；利用斯托克斯(Stokes)定律結合光吸收原理測粉塵粒度分布，其粉塵采樣、粉塵濃度和粒度分布測定的數據儲存均實現了自動化。該測定儀的采樣流量為15L／min，粒度分布測定範圍1～1501~m，濃度測定範圍不限，目前已在我國部分煤礦推廣使用。

　　為了準確測定含塵空氣中的呼吸性粉塵濃度，以評價呼吸性粉塵對環境汙染的程度，成功研製出AZF一01型呼吸性粉塵采樣器，它是一種長周期呼吸性粉塵采樣器，能連續工作8h，其呼吸性粉塵濃度測量範圍達1—300mg／m。，采樣流量3—4L／min，負載阻力大於1000Pa，采樣準確度±10％，分離效能符合BMRC國際標準曲線(各控測點允許偏差±5％)。該儀器雙薄膜泵加穩流裝置的抽氣係統具有采樣流量穩定、負載能力大的特點，其旋轉式壓緊結構及水平布置的采樣濾膜頭解決了高濃度、長時間采集粉塵易脫落的難題。它的研究成功，填補了我國便攜式本質安全型、長周期定點呼吸性粉塵采樣器的空白，其主要技術性能處於國內領先水平。