煤礦井下粉塵污染綜合防治措施

常婷

（山西省煤炭規劃設計院，山西太原，030045）

在煤炭的生產、運輸、儲存過程中，如煤巷掘進、炮采、綜采、運輸等過程中，均可產生大量煤塵。煤塵的危害性不僅表現在造成煤塵爆炸事故，影響作業安全，還對工人的身體健康造成很大的影響。有效控制粉塵，降低粉塵濃度，杜絕煤塵事故，是煤礦安全生產的一個重要環節。

1 煤礦粉塵的產生

煤礦粉塵的產塵機理主要有爆破、機械沖擊、摩擦擠壓、氣體流動、誘導氣流以及振動產塵等，因此煤礦井下的產塵工序主要有爆破、割煤、移架、破碎、鉆孔、錨噴等，這些工序也是防塵的重點。

1.1 爆破作業產塵

爆破作業是產塵最集中的生產工序，其產生的浮游塵粒比干式鑿巖時還要細微。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。

1.2 割煤作業產塵

采煤機和掘進機割煤作業的時間最長，產塵量最大，采煤機割煤過程中產生的粉塵約占回采工作面產生總粉塵的60%。因此機組割煤防塵是井下防塵的重點。

1.3 鑿巖作業產塵

機械鑿巖是礦山井下生產過程中的主要產塵源之一，機械鑿巖時所產生的礦塵濃度除和礦巖的物理化學性質有關外，主要取決于生產強度等。

2 井下主要作業點粉塵防治措施

2.1 采煤工作面防塵措施

2.1.1 煤層注水降塵

通過鉆孔利用水的壓力將水注入煤層裂隙和空隙之中潤濕煤體，使其強度和脆性減弱、塑性增加，開采時就能減少煤塵的發生量。同時，存在于煤體空隙和裂隙內的水，在開采過程中，還可以使5μm以下的煤塵結團為較大的塵粒而失去懸浮能力，從而減少浮塵的發生量。據測定，由于煤層的性質和注水條件的不同，煤層注水的降塵效果大致在50～90%之間。

2.1.2 架間和放煤口噴霧降塵

通過在支架掩護梁下面安裝噴霧降塵裝置，割煤或移架時開啟下風側的噴霧裝置，使前部運輸機上部空間形成一道水幕區，從而降低割煤或移架時回風流中的粉塵。放煤口噴霧降塵則是通過在每個支架放煤口處安裝噴霧裝置，放煤時，開啟噴霧，從而降低粉塵。

2.1.3 機械高壓荷電噴霧降塵技術

高壓水在通過噴嘴時，由于摩擦作用使噴出的霧粒帶有一定的電荷，在霧粒與塵粒及空氣組成的混合相中，帶異性電荷的霧粒與塵粒產生電場力使霧粒捕捉粉塵的幾率和凝聚力增強，從而提高降塵效果；對于帶同性電荷的霧粒和塵粒，由于其排斥，增強了它們之間的相互運動，從而加強了它們與異性電荷攜帶者的碰撞幾率，同樣提高了霧粒捕捉粉塵的能力。另外由于呼吸性粉塵的粒徑小，重量輕，通過電場力的作用，使運動能力增強，實現既降低總粉塵濃度又降低呼吸性粉塵濃度的目的。

2.1.4 聲波霧化降塵

聲波霧化降塵是利用聲波凝聚、空氣霧化的原理,從提高塵粒與塵粒、霧粒與塵粒的凝聚效率以及霧化程度來提高呼吸性粉塵的降塵效率。

2.1.5 通風除塵

礦井通風的目的之一就是將井下煤塵稀釋到安全濃度以下并排出礦井，合理的通風能夠有效地控制采掘工作面的煤塵濃度。《煤礦安全規程》中規定：回采工作面、掘進的煤巷和半煤巖巷的允許風速為0.25～4m/s【1】。

2.2 掘進工作面防塵措施

2.2.1 爆破作業降塵

爆破作業采用濕式鉆眼，放炮使用水炮泥，控制產塵源。水炮泥是利用特制的塑料袋裝水，代替粘土炮泥填入炮眼內，在爆炸的瞬間，大量水汽急劇向周圍擴散，同時水在爆炸壓力作用下強力滲透到煤體中，從而有效地抑制大量煤塵的產生，即水封爆破除塵。放炮使用高壓遠程電動自動噴霧裝置，利用放炮沖擊波啟動電磁閥，打開噴霧，噴嘴噴霧至迎頭，降低放炮時產生的粉塵。

2.2.2 鑿巖作業降塵

井下鑿巖作業降塵可以采用濕式鑿巖降塵及干式孔口捕塵和孔底捕塵等除塵器除塵。另外還可以采用泡沫除塵，其原理是：表面活性物質發泡劑與水混合后得到表面張力小于35mN/m的泡沫溶液，再將其用發泡裝置射向塵源。由于生成了體積很大的泡沫，造成了多界面潤濕條件，大大地增加塵粒相互作用的表面，提高了對呼吸性粉塵的捕獲率。泡沫除塵的效果一般可達90%以上，對5μm以下的呼吸性粉塵，除塵率也可達80%以上【2】，和噴霧除塵相比，耗水量可減少一半以上。

2.2.3 裝巖作業降塵

裝巖作業通常采用噴霧灑水降塵，另外還采用運輸機水電連鎖降塵，即在運輸系統所有裝載點、轉載點，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，采用水電連鎖裝置，即輸送機啟動運轉時，控制噴霧閥門的電磁閥自動打開，實現噴霧灑水。除此之外還采用礦車運輸自動灑水降塵。采用噴霧灑水的辦法澆灑礦車，多采用機械傳動自動控制方式，實現礦車通過時噴霧器工作，礦車通過后噴霧停止【3】。

2.2.4 綜掘機掘進過程降塵

通過在綜掘機上安裝液壓除塵風機降塵，機載式除塵風機主要由進風集流器、噴霧器、液壓驅動風機、旋風導流體及脫水裝置組成。掘進機液壓系統高壓油驅動液壓馬達帶動風機高速旋轉，由此產生的負壓通過進風集流器將含塵空氣吸入凈化器，粉塵與噴霧器水霧混合后進入風機，在液壓驅動風機作用下，含塵氣流進入旋風導流體產生高速旋轉運動，經與水霧粒子相互作用被捕獲，被捕獲的粉塵在離心力作用下被拋向凈化器，并進入脫水裝置，在脫水器處從風流中分離出來，由排污管排出，凈化的風流由出風口排出，從而達到凈化的目的。

2.2.5 錨噴支護作業降塵

在錨噴支護作業過程中，可產生大量粉塵，有的高達600mg/m3以上【4】。可采用潮料噴漿，在噴漿機回風側安裝水射流除塵風機，噴漿時開啟，利用水射流造成的負壓抽風降塵。另外還可以通過水幕凈化、除塵器除塵等措施,來降低錨噴支護作業時的粉塵濃度。

2.3 其他場所及個人防塵措施

2.3.1 主要巷道防塵

礦井主要進風巷、采區進風巷、回風巷、采煤工作面上下順槽及掘進工作面分別安裝兩道凈化水幕噴霧降塵。

2.3.2 裝載運輸作業防塵

煤流運輸各轉載點、卸載點安裝自動噴霧降塵裝置，利用濕潤管濕潤溜煤眼中的煤炭或者使用密閉罩、半密閉罩將塵源密封起來，從下部將含塵空氣抽至除塵器中凈化。一般采用康夫洛自動噴霧灑水裝置，在煤下落高度大的地方，裝設密閉罩戴除塵器除塵，從而達到凈化空氣的目的。

2.3.3 翻籠倒煤作業防塵

一般采用自動噴霧灑水措施，抑制煤塵的飛揚。還采用將產塵點完全密閉，從下部將含塵空氣抽出進行凈化處理，從而降低翻籠作業時揚起的大量粉塵。

2.3.4 風流凈化措施

當進風井巷和采掘工作面的風源含塵量超過0.5 mg/m3時，應采取風流凈化措施。礦井風流凈化分為主進風源凈化和局部地點的風流凈化兩種。對于主進風源，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，可采用水幕凈化或靜電除塵等措施。對于井下局部塵源的凈化，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。

2.3.5 個體防護

個體防護也是一種綜合防塵措施之一，它在治理粉塵、消滅塵肺病的工作中占有極其重要的地位，是職工自我保護，自我防范的最基本、最有效手段之一。主要手段有，每月定期發放防塵口罩、毛巾等個人勞保用品，加強防塵知識宣傳教育，提高職工的防塵意識，在作業中自覺地佩帶防護用品。

3 結語

為適應新世紀采礦工業的發展，建立安全、清潔的作業環境，對呼吸性粉塵的控制，是煤礦防塵工作的主要發展方向。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、干式布袋除塵技術、聲波霧化除塵技術、高壓或超高壓噴霧降塵等技術。另外，積極開發物理化學除塵等新技術，為我國煤礦粉塵的防治提供技術支持。

【1】國家安全生產監督管理總局，國家煤礦安全監察局.《煤礦安全規程》[M].北京：煤炭工業出版社，2006年

【2】尚建國，楊鳳玲，程芳琴.煤礦井下煤塵治理技術研究進展【J】科技情報開發與經濟，2009,19（33）：112-113

【3】吳安強.淺談煤礦井下粉塵綜合治理【J】煤礦現代化，2008（4）：31-32

【4】宋濤.礦山企業粉塵控制現狀及對策【J】科技資訊，2006（8）：9-10