淺談煤礦井下粉塵危害和治理

淺談煤礦井下粉塵危害和治理目前我國煤炭開采以井工開采為主，井工礦開采的煤炭產(chǎn)量占93%以上。由于井下采煤空間狹小，工作地點(diǎn)多變，通風(fēng)效果差。因此井下采煤、掘進(jìn)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸過程中，產(chǎn)生大量粉塵，嚴(yán)重污染井下環(huán)境。

為了搞好工作面粉塵的防治，有效降低其粉塵濃度，必須針對(duì)井下不同塵源采用相應(yīng)的治理措施，以達(dá)到對(duì)粉塵進(jìn)行綜合治理的目的。

1、井下粉塵的分類、特性與危害

1.1礦塵的概念、分類、來源

在煤礦生產(chǎn)過程中，伴隨煤與巖石破碎而產(chǎn)生的煤、巖石及其他固體物質(zhì)的細(xì)小顆粒稱為粉塵，簡(jiǎn)稱粉塵。礦塵是指礦井生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵。

按礦塵的巖性可分為兩種：煤塵和巖塵。煤塵是指細(xì)小顆粒的煤炭粉塵；巖塵是指細(xì)小顆粒的巖石粉塵。

按礦塵的存在狀態(tài)可分為兩種：浮塵和落塵。浮塵是指懸浮在礦井空氣中的粉塵；落塵是指礦井內(nèi)，因自重而降落、沉積在巷道頂、幫、底板和物體上的粉塵。落塵受風(fēng)、爆炸沖擊波等影響又可再次飛揚(yáng)起來變?yōu)楦m。

礦塵主要是在生產(chǎn)過程中隨著煤(巖)體破碎、轉(zhuǎn)運(yùn)而產(chǎn)生大量礦塵。礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，煤層厚、傾角大、脆性強(qiáng)、水分含量小，礦塵發(fā)生量就大；機(jī)械化程度越高，旋轉(zhuǎn)破碎煤〔巖〕產(chǎn)生的礦塵越多；爆破、裝煤〔巖〕、錨噴等掘進(jìn)工序所產(chǎn)生的礦塵；運(yùn)輸系統(tǒng)中的各轉(zhuǎn)載點(diǎn)也產(chǎn)生大量礦塵。

1.2煤礦井下礦塵的性質(zhì)及特性：

礦塵的主要性質(zhì)有：密度、礦塵中游離二氧化硅的濃度、比表面積、可見度、懸浮性、凝集性、潤濕性、自燃性、爆炸性、荷電性。礦塵的這些性質(zhì)與其特性有關(guān)。

煤礦井下粉塵的特性：

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集沉降。

2、粉塵的分散度增大，吸附在表面的氧分子增多，加快了粉塵氧化分解過程。

3、細(xì)小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、采掘工作面中產(chǎn)生的新鮮粉塵較回風(fēng)道中的粉塵易帶電。

工人長期在礦塵環(huán)境中工作,吸入大量細(xì)小粉塵，從而引起以肺組織纖維化為主的職業(yè)病。

塵肺病分矽肺病和煤肺病

矽肺病主要是長期吸入含有游離SiO2的礦塵引起肺組織纖維化。

煤肺病主要是長期吸入煤塵引起肺組織纖維化。

塵肺病嚴(yán)重影響工人的身體健康，尤其是矽肺病是煤礦重點(diǎn)防治的職業(yè)病。因此要采用濕式鑿巖、噴霧灑水、通風(fēng)除塵、凈化風(fēng)流和個(gè)體防護(hù)在內(nèi)的多項(xiàng)措施。

煤塵碰到外界火源，很容易引起火災(zāi)。具有爆炸危險(xiǎn)的煤塵達(dá)到一定濃度時(shí)，在引爆火源的作用下，發(fā)生爆炸，往往造成礦毀人亡，損失嚴(yán)重。

2．煤塵爆炸

煤塵爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)基本條件：煤塵本身具有爆炸性且必須懸浮在空氣中，并達(dá)到一定濃度〔45~2000g/m?〕；引爆火源的溫度為700~800℃；氧濃度不低于18﹪。這三個(gè)條件缺一不可。

1、瞬間產(chǎn)生大量的高溫、高壓氣體，形成沖擊波，造成巷道損壞，財(cái)產(chǎn)損失；

2、產(chǎn)生大量的有害氣體造成大量人員傷亡；

3、煤塵爆炸具有連續(xù)性由于煤塵爆炸具有很高的沖擊波，能將巷道中落塵揚(yáng)起，甚至使煤體破碎形成新的煤塵，導(dǎo)致新的爆炸，有時(shí)可如此反復(fù)多次，形成連續(xù)爆炸，這是煤塵爆炸危害極大的原因之一。因此要采用多種隔爆措施，防止二次爆炸。如隔爆棚、隔爆水袋和水幕等。

4、煤塵爆炸有“皮渣〞和“沾塊〞產(chǎn)生，這是煤塵爆炸區(qū)別于瓦斯爆炸的特有標(biāo)志。

煤塵爆炸同瓦斯爆炸一樣都屬于礦井中的重大災(zāi)害事故。我國歷史上最嚴(yán)重的一次煤塵爆炸發(fā)生在1942年日本侵略者統(tǒng)治下的本溪煤礦，死亡1549人，殘246人，死亡的人員中大多為CO中毒，事故發(fā)生前，巷道內(nèi)沉積了大量煤塵，是由于電火花點(diǎn)燃局部聚積的瓦斯而引起的重大煤塵爆炸事故。

轟轟烈烈的“大躍進(jìn)〞年代，中外采礦史上最悲慘的煤塵大爆炸在我國最大的煤炭生產(chǎn)基地--大同礦務(wù)局發(fā)生了。事故死亡677人，連同被救出的228人中又死亡5人，共死亡682人。1960年5月9日13時(shí)45分，大地突然抖動(dòng)，老白洞礦15號(hào)井口噴出激烈的火焰和濃煙，威力不亞于12級(jí)臺(tái)風(fēng)。立即，從16號(hào)井口也噴出濃煙，龐大的風(fēng)力把打鐘工和跟車工摔成重傷，井口房屋被摧倒，地面配電所由于掉閘而停止運(yùn)行；井上井下電源全部中斷，交換指示燈一齊閃亮后全部中斷電源。此時(shí)，正是井下交叉作業(yè)時(shí)間，交班的職工未上井，接班的職工已下井。兩個(gè)班的干部工人全被困在井下，井下干部工人905名，事故死亡677人，連同被救出的228人中又死亡5人，共死亡682人。

3、井下粉塵的治理

采煤工作面時(shí)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)采煤工作面的不同塵源采用相應(yīng)的防治措施，以達(dá)到對(duì)粉塵治理的目的。

〔1〕采煤機(jī)徑向霧屏降塵。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3~9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〕采煤機(jī)高壓外噴霧降塵。其主要原理時(shí)利用高壓減小霧粒的濃度，提升霧粒密度、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，從而提升了水霧粒對(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。

〔3〕破碎機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)粉塵的處理。破碎機(jī)防塵有兩種措施。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)一般采納噴霧降塵的方法，可采納觸控液壓控制器實(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。

〔4〕溜煤眼粉塵的治理。溜煤眼礦塵的控制，關(guān)鍵在于溜煤眼的制定，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)巷道四周時(shí)，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〔6-100m〕。此外，還要采用溜煤眼口密閉、噴霧灑水和通風(fēng)排塵等綜合防塵措施。

×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濕條件，使礦塵增濕并成泥漿，提升了對(duì)呼吸性粉塵的逮住率，使其達(dá)到90%以上。

〔2〕爆破作業(yè)時(shí)粉塵的治理。爆破作業(yè)時(shí)產(chǎn)塵最集中的生產(chǎn)工序，且其產(chǎn)生的浮游礦塵粒比干式鑿巖時(shí)還要細(xì)小。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)及潤濕程度有關(guān)。

℃〕等作用。此外，還有噴霧降塵、水幕降塵等措施。

〔3〕裝巖時(shí)粉塵的治理。除常用的噴霧灑水降塵外還有以下兩種：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)，可依據(jù)礦塵大小安設(shè)定點(diǎn)噴霧裝置，進(jìn)行常常或不定時(shí)噴霧灑水。當(dāng)運(yùn)輸距離較長時(shí)，最好采納水電連鎖裝置，即輸送機(jī)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。采納噴霧灑水的辦法澆灑礦車，合計(jì)到礦車運(yùn)輸不連續(xù)的特點(diǎn)，礦山多采納機(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。

〔4〕收塵措施?？刂茩C(jī)械工作面含塵氣流向巷道外擴(kuò)散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)械工作面推動(dòng)。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)散的空氣屏障，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，從而提升機(jī)掘工作面的吸塵效率。

風(fēng)流凈化措施

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)采用風(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)流凈化兩種。關(guān)于主進(jìn)風(fēng)源凈化，首先要防止地表粉塵進(jìn)入地下，保護(hù)入風(fēng)質(zhì)量。當(dāng)入風(fēng)流含塵量超標(biāo)時(shí)，可采納水幕凈化或靜電除塵等措施。關(guān)于井下具備塵源的凈化，要求采納的除塵裝置具有體積小、效率高、阻力小，能有效地除去細(xì)小塵粒及工作可靠等特點(diǎn)。

4、煤礦井下防塵科學(xué)管理展望

在機(jī)械化采掘作業(yè)和運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載過程中，都要產(chǎn)生大量粉塵，危害十分嚴(yán)重。目前的防降塵技術(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，英國研制出的吸塵滾筒，已在英國煤礦50%以上的長壁工作面推廣使用。

為適應(yīng)新世紀(jì)采礦工業(yè)的發(fā)展，建立安全、清潔的