關于普掘作業綜合防塵措施的探討

鞏光峰

(兗州煤業股份有限公司濟寧三號煤礦,山東濟寧 272100)

關于普掘作業綜合防塵措施的探討

鞏光峰

(兗州煤業股份有限公司濟寧三號煤礦,山東濟寧 272100)

在所有煤礦產業中,粉塵的防護是其工作中較為重要的問題。其不僅關系著作業人員的健康,還可能引起相關疾病,例如“塵肺”等疾病,而且還關系著礦井的生產效率問題。由于大量的粉塵會造成爆炸等危險事故,所以如何有效地開展除塵工作是很有必要的。

粉塵 礦井 全自動化

1 引言

巷道是粉塵污染最為嚴重的場所之一，在巷道作業中，粉塵是較為常見的災害。這是由于在掘進機掘進時，巷道的頂端是封閉的盲道，不能在內部形成循環風，粉塵在短時間內不會擴散出去。掘進機在縱向掘進過程中，產塵點是不斷變化的，在掘進巷道中降塵、防塵措施一般是需要固定位置的，并不能隨著掘進機的作業情況而進行實時有效的防塵。為了避免粉塵危害帶來的人身安全以及財產損失，防塵全自動化技術越來越得到廣泛的應用，為了改善掘進作業環境，保護煤礦工人的人身安全，探討有效的降塵、防塵措施，已成為煤礦業亟待解決的問題。

2 粉塵的分類

2.1 根據粉塵狀態的不同分類

在所有的礦井中，粉塵主要以浮游與沉積兩種狀態存在。若可以在空氣中長時間呈漂浮狀，則該粉塵屬于浮游粉塵；若由于重力作用粉塵會落在巷道壁或是設備儀器等地，則該類粉塵屬于沉積粉塵。大量粉塵的浮游與沉積不但會嚴重影響作業人員的身體健康，還會降低其工作效率。

2.2 根據粉塵的爆炸性分類

根據粉塵的有無爆炸性可以將粉塵分為有爆炸性粉塵、無爆炸性粉塵、惰性粉塵。其中有爆炸性粉塵指的是當達到一定濃度時在有熱源的前提下，可以達到自身引爆或者是可以傳播爆炸的粉塵；無爆炸性粉塵則與有爆炸性粉塵相反，在具有任何引發爆炸的條件下，依舊不會引起爆炸的粉塵屬于無爆炸性粉塵；而惰性粉塵則非但不會引起爆炸，而且會在一定程度上阻止爆炸的發生。

2.3 根據粉塵的粒徑分類

根據粉塵粒徑的不同，可以將粉塵分為粗塵、細塵、微塵、超微塵四種。其中粗塵的直徑大于40μm；細塵的直徑介于10μm～40μm之間，是在有光線的前提下可以看到，當氣流靜止時可以迅速沉降；微塵的直徑介于0.25μm～10μm，在光學顯微鏡下可以觀察的到，在靜止氣流中可以以中等速度沉降下來；而超微塵的直徑小于0.25μm，光學顯微鏡無法觀測到超微塵，只有通過電子顯微鏡才能觀察到。其在空氣中很難沉降，而是會做布朗運動。

2.4 根據學科種類分類

礦井中的粉塵分為煤塵和巖塵，巖塵的直徑介于10μm～45μm之間，或是小于10μm，主要是從環境角度來命名的；而煤塵的直徑介于0.75mm～1mm之間，或是小于0.75mm的粉塵顆粒，其主要的依據采礦學的角度來命名的。

2.5 根據粉塵中SiO2的含量分類

根據SiO2在粉塵中的含量可以將粉塵分為硅塵與非硅塵。若粉塵中SiO2的含量大于10%，則屬于硅塵；若粉塵中SiO2的含量小于10%，則屬于非硅塵。而SiO2的具體含量一般與煤礦中煤炭的種類有關，若煤炭中SiO2的含量較多的話，粉塵中SiO2的含量就一般較高，若煤炭中SiO2的含量較少，那么粉塵中SiO2的含量一般小于10%。

3 粉塵產生的危害

粉塵是掘進工作中不可避免的。隨著科學的高速發展，掘進設備的機械化、自動化的水平得以逐漸提高，在增加經濟效益的同時也帶了嚴重的粉塵危害問題。

3.1 危害職工身體安全

礦工有一種常見的職業病叫塵肺病，這是因其長期吸入漂浮粉塵導致的肺部組織發生了纖維化的病變。相關數據表明，在掘進工作面工作的塵肺病患者占全部工序的塵肺病患者的85%以上。塵肺病不僅僅給職工的人身安全與國家帶來了巨大的經濟損失，而且還不利于社會穩定。

3.2 導致燃燒與爆炸

首先我們介紹下自燃的機理:自燃是由于塵粒的體積過小，使得其表面自由能大幅度增加，其化學活性以及氧化產熱能力都相應提高了，所以當其被氧化時，其熱量若不能及時擴散出去，就會加速氧化反應速度，很有可能發生自燃。大部分粉塵的自燃溫度是相對較高的，但是有一部分粉塵的自燃溫度低于環境溫度，是非常容易形成火災的。

3.3 損壞設備或破壞環境

在巷道或者井下工作場所中粉塵的沉積會使生產環境惡化，并且不利于生產管理。機器設備上粉塵的沉積會加速機器的磨損與折舊，使得其使用壽命大大減小。設備的損壞就會嚴重地影響到礦井的生產效率，且會影響到工作人員的工作效果，從而會降低礦井的煤炭產率。

4 普掘的降塵與防塵

基于以上提到的粉塵的危害，使我們認識到解決粉塵問題是保證煤礦安全作業的重要工作。因此，在普掘機作業時，必須做好降塵與防塵工作。根據以上對礦井中粉塵的危害分析，我們要根據礦井粉塵的具體情況對其采取有針對性的解決措施，可以利用物理、化學、機器等方法進行粉塵防治。

4.1 采煤工作面的防塵技術

在采煤工作面，主要可以通過煤層注水、放煤口噴霧降塵、架間噴霧降塵、除塵器噴霧降塵的方法。每一種的降塵方法在不同的防治方面有不同的優點。

4.1.1 煤層注水

煤層注水是所有防治措施中較為有效的預防性措施。其主要的防治機理是通過水壓將水溶液注入煤體中，從而增加煤體水分含量，使得煤體可以預先得到濕潤，在挖掘過程中盡可能的降低了浮沉量。但有些煤質屬于不易被濕潤的類型，所以如何對此類煤質實施煤層注水的方法是十分重要的。一些技術人員對此采取了相應的對策，采用了工作面超前動壓區長鉆孔雙巷靜壓注水技術，其可以克服煤層孔隙率低、吸水性差的缺點，達到防塵的目的。

4.1.2 放煤口噴霧降塵

除了工作面上的粉塵數量較多之外，在放煤口處進行防塵也同樣是很有必要的。放煤口處的防塵主要是通過在每一個支架放煤口處安裝一組噴霧裝置，噴霧裝置上的噴嘴數目可以根據具體粉塵的數目來定，一般為三個就可以達到理想除塵效果。在進行放煤操作時，打開噴霧裝置，將水以霧狀進行噴出，水珠將會被粉塵顆粒捕獲下沉，與此同時，利用水流噴灑煤堆和巖堆，使得表面粉塵不易飛揚。噴霧降塵技術現在在我國發展的比較成熟，其耗水量下且除塵效率比較高，最高可達75%左右，機械操作和維護都比較方便。

4.1.3 架間噴霧降塵

在工作面上進行挖掘操作時，挖掘機等機器的操作處就會形成大量的粉塵，其可以通過風流等外力作用下漂浮到其他地方，為除塵帶來一定的困難，所以要在機器的工作處就進行除塵處理。我們可以在支架掩護梁下面安裝噴霧措施，在割煤開始時就可以開啟噴霧裝置，這時就會在割煤機上部出現水幕，以此來降低在割煤過程中粉塵的大量漂浮，已達到有效降塵的目的。

4.1.4 除塵器降塵法

除了以上的除塵方法之外，還可以直接使用除塵器來進行除塵。除塵器與其他方法相比較，其降塵效果更為明顯，且其操作簡便，利于工作人員的操作，在降塵的同時，還可以在更短的時間內完成工作任務，增大生產效率。

4.2 普掘機掘進的綜合防塵

這里所說的綜合防塵技術主要包括以下幾個方面:液壓除塵風機、通風除塵、個體的自我防護等措施。

4.2.1 液壓除塵風機

可以通過在綜掘機上安裝液壓除塵風機來達到降塵的目的。液壓除塵風機主要是由進風集流器、噴霧器、液壓驅動風機、旋風導流體以及脫水裝置組成。其主要的工作機理是通過電力的支持，使風機開始高速的旋轉，由于產生的壓強差，可以將粉塵卷入進風集流器中，在強大的離心作用下，與水霧結合的粉塵從而進入凈化器中，并進入脫水裝置，經脫水裝置處理的混合物由排污管排除，而經凈化器處理的混合物從風口排除，已達到凈化的效果。

4.2.2 通風除塵

普通的通風除塵不能達到較為徹底的除塵效果，我們這里使用的是常壓短抽通風的方式進行除塵。除塵風機可以選用ZZJC-Ⅱ濕式振弦除塵風機，其功率為11kw，在使用其進行除塵操作時，最好結合除塵風機，對部分漂浮出來的粉塵進行有效地沉降。普通的通風除塵方法使用起來較為局限，若沒有較快的風流，也不能達到較好的除塵效果。而常壓短抽通風的方式利用相關機器可以在電力的幫助下，在較為限制的條件下，仍舊可以有效地除塵。

4.2.3 個體的自我防護

除了以上的防護措施之外，個體的自我防護措施也很重要。個體防護措施主要包括工作人員在進入工作平面之前要佩戴各種防護面具，具體的防護面具包括防塵面罩、防塵帽、防塵呼吸器等，這些設備要保證作業人員可以呼吸到純凈的空氣，以免影響操作者的身體與工作。

5 其他防塵技術與危險防范

5.1 粉塵的監測技術

為了更有效的達到除塵的效果，在除塵操作之前建立粉塵的監測機構是十分必要的。這就需要各個礦井在工作平面上建立粉塵的監測系統，定期對礦井內部粉塵的含量、類別、分散度等指標進行檢測，這樣的監測有利于粉塵防治工作的展開，為有效的治理工作提供相關實用性的信息。

5.2 安全防爆

在礦井中，過多的粉塵是十分危險的，有時甚至會引起爆炸，威脅到工作者的生命安全，所以在研究如何除塵的同時，如何進行安全防暴工作也是很重要的。例如，要徹底消除礦井下的高溫火源，有時溫度過高的機器也會造成自燃，甚至爆炸；完善井下的防暴設施，例如水槽等，在設施損壞時，要進行及時的更換，并進行定期的檢查；然后就是要加大除塵力度，減少危險的發生。

5.3 卸載點等處的除塵設置

除了各個工作面要實行各種除塵措施，在工作面之外由于也會有大量的粉塵出現，也應該采取相應的除塵措施。例如在煤炭的轉載點等處，應設置噴霧降塵裝置，在周邊環境中增加綠色植物的種植，利于吸附有害氣體與粉塵，凈化周邊空氣，減少在煤運過程中粉塵的漂浮，這對于環境保護也是有很大的意義。

6 防塵技術存在的問題以及今后的發展方向

綜觀當代的各大礦井的防塵技術，很多煤礦仍舊以傳統的、較為落后的除塵方法進行除塵，各種安全防范工作做得也不到位，這就使得煤礦工作的危險系數又增加了許多。雖然降塵、除塵工作已被許多煤礦納入了議事日程，但也很難在短時間內提升除塵的技術水準、對陳舊的機器做到徹底的更換，還有一些煤炭單位沒有積極落實除塵工作，使得除塵工作遇到了瓶頸。所以當前如何提升我國煤礦除塵技術水平是當前煤礦工作中最為重要的工作內容之一。在今后的工作中，可以從以下幾個方面進行。

6.1 合理布局,綜合防治

對于仍在計劃中、即將開始建設工作的礦井來說，要想在今后的生產過程中保證較低的粉塵含量，就需要在工程設計中做好對粉塵處理的設計，優選有效的除塵設備與技術，對粉塵的處理有較早的安排，這樣更有利于今后防塵工作的開展。

6.2 結合實際,改進除塵技術

對于當前我國大部分松軟、地應力大、瓦斯含量高的煤質來講，傳統的注水方式已經無法滿足這樣的突出煤層了。所以煤礦單位要根據礦井煤質的不同，有針對性的選擇注水工藝，以此來達到最好的除塵效果。除此之外，還要尋找更加先進的除塵設備與技術，這樣不但可以達到最好的除塵效果，還可以在很大程度上減少能耗，減少生產成本。

6.3 加快礦塵監測監控系統的建設

現在大部分的礦井還沒有實施礦塵監測系統，其可以對礦井內部的粉塵密度等性質進行測量，工作人員可以通過這些測量數據，而有針對性的采取防塵措施，以此加快防塵速度與質量，提高操作者的工作效率。

綜上所述，粉塵污染的治理對職工們的身體健康與礦井的安全生產至關重要。本文通過對煤礦中粉塵的特性以及產生的危害分析，對如何降塵、防塵措施進行了研究，希望盡快找到合適且有效的防治方法，改進、優化井下各采掘面工作面的環境，減少采掘過程中的粉塵產生，降低工作面粉塵濃度，杜絕因粉塵引發的事故發生。通過完善礦井綜合防塵系統，規范粉塵治理的各項制度標準，提高綜合防塵效果，使煤礦職工的工作環境得到很好的改善。

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