煤礦井下粉塵治理措施及治理方法

煤礦井下粉塵治理措施及治理方法

廢水污染不僅是一個(gè)勞動(dòng)安全問題，也是環(huán)境保護(hù)的一個(gè)問題。井下粉塵對(duì)人體危害很大,一般大于10μm的粉塵,容易為鼻腔、氣管粘液所捕捉,并逐漸排出體外;小于10μm的粉塵則可深入到氣管深部;而小于5μm的粉塵則90%可沉積在氣管、肺泡上,引起肺泡的沖血反應(yīng)而導(dǎo)致塵肺病。嚴(yán)重的塵肺病可能發(fā)展為肺心病,有很高的死亡率,對(duì)煤礦工人威脅很大,成為煤礦工人最主要的職業(yè)病。我國(guó)煤礦粉塵危害嚴(yán)重,塵肺病的發(fā)病率高,不僅直接損害了井下工人的健康,也使大量粉塵隨礦井排風(fēng)進(jìn)入大氣,造成環(huán)境污染。1.1采礦工作面是礦塵防治的重點(diǎn)煤礦在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸及巷道掘進(jìn)等各個(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)向井下空氣中排放大量的粉塵。尤其在風(fēng)速較大的作業(yè)場(chǎng)所,粉塵排放量猛增,據(jù)資料統(tǒng)計(jì),有的礦區(qū)排向井下空氣的煤炭產(chǎn)量的1.6%以上。采煤工作面是煤礦產(chǎn)塵量最大的作業(yè)場(chǎng)所,其產(chǎn)塵量約占礦井產(chǎn)塵量的60%左右。為了預(yù)防礦井瓦斯、煤塵爆炸惡性事故的發(fā)生,改善礦井勞動(dòng)衛(wèi)生條件,采煤工作面是礦塵煤粉塵是防治的重點(diǎn)。機(jī)采工作面在我國(guó)越來越普及,但產(chǎn)塵濃度也隨之上升。采煤機(jī)割煤、支架移架、放煤口放煤及破碎機(jī)破煤是機(jī)采工作面的四大產(chǎn)塵源,產(chǎn)塵量分別約占60%、20%、10%和10%左右。為了搞好采煤工作面的粉塵防治,有效降低其粉塵濃度,必須針對(duì)采煤工作面的塵源采取相應(yīng)的治理措施,以達(dá)到對(duì)粉塵進(jìn)行綜合治理的目的。巷道掘進(jìn)也是井下主要產(chǎn)塵源之一,在無任何防塵措施的情況下,炮掘工作面、機(jī)掘工作面和巷道錨噴過程中的產(chǎn)塵情況如表1所示。1.2合理利用塵塵來制造粉煤礦井下粉塵是指在煤礦生產(chǎn)中產(chǎn)生的微細(xì)煤塵和巖塵的總稱。煤礦井下粉塵具有如下特性:(1)粉塵表面吸附一層空氣薄膜,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,吸附在其表面的氧分子增多,加快了粉塵氧化分解過程;(3)細(xì)微巖塵由于表面積增大,巖塵中的游離二氧化硅很容易溶解于人體肺細(xì)胞中;(4)采掘工作面產(chǎn)生的新鮮粉塵較回風(fēng)道中的粉塵易帶電。粉塵具有的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(jī)械磨損,縮短精密儀器的使用壽命。2黑市粉污染處理2.1采煤工作面常用防治措施采煤工作面是煤礦產(chǎn)塵量最大的作業(yè)場(chǎng)所,為了搞好采煤工作面粉塵的防治,有效降低其粉塵濃度,必須針對(duì)采煤工作面的塵源采取相應(yīng)的防治措施,以達(dá)到對(duì)粉塵治理的目的。2.1.1金屬管連接器這是一種采煤機(jī)外噴霧改進(jìn)的措施。在采煤機(jī)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(gè)噴座,并安裝噴嘴。每個(gè)噴嘴的流量5L/min,向噴嘴供應(yīng)10MPa以上的壓力水,這樣在滾筒靠人行道側(cè)形成一道徑向霧屏,對(duì)控制和降低滾筒產(chǎn)生的粉塵有較好的效果。2.1.2種自動(dòng)噴霧控制閥采煤機(jī)外噴霧降塵優(yōu)點(diǎn)是降塵效率高,裝備簡(jiǎn)單,比較容易實(shí)施,壓力8~12MPa,每個(gè)噴嘴的流量15L/min。其主要原理是利用高壓減小霧粒的濃度,提高了霧粒密度、飛行速度、引射風(fēng)量、渦流強(qiáng)度及帶電量,增加了霧粒與塵粒的碰撞機(jī)率、能量及附著力,從而提高了水霧粒對(duì)塵粒的俘獲率。高壓外噴霧可使總粉塵降塵率達(dá)到90%以上。針對(duì)液壓支架移架、放煤操作中主要的產(chǎn)塵工序,設(shè)計(jì)一種自動(dòng)噴霧控制閥,從而實(shí)現(xiàn)液壓支架移架、放煤的自動(dòng)噴霧降塵。為提高降塵效果,實(shí)現(xiàn)二次噴霧降塵,在系統(tǒng)中加入組合四通閥等液壓元件。這不僅實(shí)現(xiàn)支架移架、放煤的自動(dòng)噴霧,還可實(shí)現(xiàn)下風(fēng)鄰架的自動(dòng)噴霧降塵。在系統(tǒng)中加入磁化器,可實(shí)現(xiàn)有利于降低呼吸性粉塵的磁化水噴霧降塵。2.1.3安裝小除塵器破碎機(jī)防塵有2種措施,即封閉破碎機(jī),避免粉塵外揚(yáng)(出口用軟膠帶);在密閉的基礎(chǔ)上安裝小除塵器,進(jìn)行抽塵凈化。轉(zhuǎn)載點(diǎn)一般采用噴霧降塵的方法,可用觸控液壓控制器實(shí)現(xiàn)與設(shè)備同步的自動(dòng)噴霧降塵,也可應(yīng)用與破碎機(jī)相同的聲波霧化和荷電噴霧降塵。2.1.4刷煤眼的控制當(dāng)溜煤巷(眼)中溜煤時(shí),煤下溜過程中,引起煤塊與煤塊、煤塊與溜煤眼壁的沖擊碰撞和摩擦,產(chǎn)生大量粉塵。同時(shí),下落煤體產(chǎn)生沖擊氣流,使礦塵向溜煤巷外部擴(kuò)散,因此,溜煤巷也是井下主要產(chǎn)塵源之一。溜煤眼礦塵的控制,關(guān)鍵在于溜煤眼的設(shè)計(jì),一般應(yīng)將溜煤眼布置在回風(fēng)側(cè)。如因條件限制需設(shè)在進(jìn)風(fēng)巷道附近,也應(yīng)將溜煤眼布置在主要進(jìn)風(fēng)巷道的繞道中。溜煤眼口距繞道口的距離應(yīng)大于沖擊風(fēng)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(fēng)排塵等綜合防塵措施。2.2鉆地面灰塵的處理2.2.1泡沫除塵技術(shù)機(jī)械鑿巖是礦山井下生產(chǎn)過程中的主要產(chǎn)塵源之一,機(jī)械鑿巖時(shí)所產(chǎn)生的礦塵濃度除和礦巖的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)外,主要取決于生產(chǎn)強(qiáng)度等,除礦山井下普遍使用的濕式鑿巖降塵及干式孔口捕塵和孔底捕塵外還有泡沫除塵。泡沫除塵技術(shù)是一種高效、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、易操作的新技術(shù)。其原理是:在水中加入一定比例的泡沫除塵劑,通過一套機(jī)械裝置,得到使水的表面張力小于3.5×10-5N/cm2的泡沫溶液。由于將水發(fā)泡,不僅節(jié)省了大量用水,而且造成了多界面潤(rùn)濕條件,使礦塵增濕并成泥漿,提高了對(duì)呼吸性粉塵的捕獲率,使其達(dá)到90%以上。2.2.2對(duì)爆破的影響爆破作業(yè)是產(chǎn)塵最集中的生產(chǎn)工序,且其產(chǎn)生的浮游塵粒經(jīng)干式鑿巖時(shí)還要細(xì)微。因此礦塵的自然沉降速度慢,不利于縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間,其污染影響范圍可達(dá)幾十米甚至上百米。爆破作業(yè)的產(chǎn)塵量主要與炸藥數(shù)量、爆破方法和礦塵物理性質(zhì)及濕潤(rùn)程度有關(guān)。通常,同時(shí)起爆的藥量越多,爆破后產(chǎn)生的礦塵越多。礦山井下廣泛采用水封爆破降塵,水封爆破的降塵率可達(dá)60%,且對(duì)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。2.2.3運(yùn)輸自動(dòng)保濕除常用的噴霧灑水降塵外還有以下2種:(1)運(yùn)輸機(jī)水電連鎖降塵。在運(yùn)輸系統(tǒng)所有裝載點(diǎn)、轉(zhuǎn)載點(diǎn),可根據(jù)礦塵大小安設(shè)定點(diǎn)噴霧裝置,進(jìn)行經(jīng)?；虿欢〞r(shí)噴霧灑水。當(dāng)運(yùn)輸距離較長(zhǎng)時(shí),最好采用水電連鎖裝置,即溜子或皮帶啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),控制噴霧閥門的電磁閥自動(dòng)打開,實(shí)現(xiàn)噴霧灑水。(2)礦車運(yùn)輸自動(dòng)灑水降塵。采用噴霧灑水的辦法澆灑礦車,考慮到礦車運(yùn)輸不連續(xù)的特點(diǎn),礦山多采用機(jī)械傳動(dòng)自動(dòng)控制方式,實(shí)現(xiàn)礦車通過時(shí)噴霧器工作,礦車通過后噴霧停止。2.2.4入式風(fēng)筒的進(jìn)線能力控制機(jī)掘工作面含塵氣流向巷道外擴(kuò)散,可選用附壁風(fēng)筒。這是一種利用氣流的附壁效應(yīng),將原壓入式風(fēng)筒供給機(jī)掘工作面的軸向風(fēng)流改變?yōu)檠叵锏辣谶\(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)風(fēng)流,并使風(fēng)流不斷向機(jī)掘工作面推進(jìn)。在掘進(jìn)機(jī)司機(jī)工作區(qū)域的前方建立起阻擋粉塵向外擴(kuò)散的空氣屏幕,封鎖住掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的粉塵。除塵器將工作面的含塵風(fēng)流吸入吸塵罩,由除塵器凈化,從而提高了機(jī)掘工作面的收塵效率。2.3局部塵源凈化當(dāng)入風(fēng)井巷和采掘工作面的風(fēng)源含塵量超過0.5mg/m3時(shí),應(yīng)采取風(fēng)流凈化措施。礦井風(fēng)流凈化分為主進(jìn)風(fēng)源凈化和局部地點(diǎn)的風(fēng)流凈化2種。對(duì)于主進(jìn)風(fēng)源,首先要防止地表粉塵進(jìn)入地下,保護(hù)入風(fēng)質(zhì)量。例如,在進(jìn)風(fēng)井與地面產(chǎn)塵點(diǎn)間設(shè)一定的防護(hù)地帶;入風(fēng)井口附近的運(yùn)輸?shù)缆芳肮I(yè)場(chǎng)地路面鋪水泥或?yàn)r青,設(shè)置灑水清洗路面的設(shè)施等。當(dāng)入風(fēng)流含塵量仍超標(biāo)時(shí),可采用水幕凈化或靜電除塵等措施。對(duì)于井下局部塵源的凈化,鑒于礦井條件的特殊性,風(fēng)流凈化方案的選擇受到限制,不可能象地面那樣采取高效除塵設(shè)備。但要求采用的除塵裝置體積小、效率高、阻力小,能有效除去細(xì)微塵粒,同時(shí)具有安全、工作可靠等特點(diǎn)。3煤炭工業(yè)發(fā)展方向在機(jī)械化采掘作業(yè)和運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載過程中,都會(huì)產(chǎn)生大量粉塵,危害十分嚴(yán)重?，F(xiàn)在普遍采用通風(fēng)除塵、噴霧灑水、煤層注水、抽塵凈化、個(gè)體防護(hù)等防降塵措施進(jìn)行綜合治理。但是,這些防降塵技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了日益嚴(yán)重的塵害治理需要。近幾年來,英國(guó)研制出的吸塵滾筒,已在英國(guó)煤礦50%以上的長(zhǎng)壁工作面推廣使用。它既能有效地降低采煤機(jī)割煤產(chǎn)生的呼吸性粉塵,又能減少截齒摩擦火花引燃瓦斯、煤塵的危險(xiǎn)。為適應(yīng)新世紀(jì)采礦工業(yè)的發(fā)展,建立安全、清潔的作業(yè)環(huán)境,對(duì)呼吸性粉塵的控制,是煤礦防塵工作的主要發(fā)展方向。我們將在吸收國(guó)外防塵技術(shù)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)發(fā)展適合我國(guó)煤礦生產(chǎn)條件的吸塵滾筒、高壓水輔助切割降塵技術(shù)、高壓或超高壓噴霧降塵、干式布袋除塵技術(shù)、聲波霧化除塵技術(shù)、預(yù)荷電降塵技術(shù)等。隨著技術(shù)的進(jìn)步和研究的深入,用聚酯纖維材料,采用三維針刺濾料結(jié)構(gòu),經(jīng)燒毛、熱壓、表面樹脂覆蓋、疏水及熱定型等系列處理工藝,并通過再濾料表面添加金屬粉末等特殊工藝處理后,將研制出一種適合于煤礦使用的、過濾風(fēng)速達(dá)到3~4m/min、對(duì)呼吸性粉塵集塵率大于85%的礦用干式除塵濾料。濾料的突破,將使干式布袋除塵器向小型化、系列化方向大大邁進(jìn)一步。利用生物技術(shù)制造成的生物聚合物等新材料,可做成低阻力、高阻塵率的個(gè)體防護(hù)用具,阻止呼吸性粉塵及其他有毒、有害氣體進(jìn)入人體,保護(hù)人體健康。生物技術(shù)必將滲透到礦業(yè)勞動(dòng)安全與衛(wèi)生領(lǐng)域,并使該領(lǐng)域產(chǎn)生一次技術(shù)革命。粉塵污染監(jiān)測(cè)、信息處理、塵害防治一體化是未來煤礦塵害治理的必然趨勢(shì)。通過粉塵傳感器對(duì)各種作業(yè)場(chǎng)所進(jìn)行遠(yuǎn)距離或地面集中檢測(cè),獲得的總粉塵