礦井綜合防塵系統(tǒng)技術(shù)及其裝備的研究與應(yīng)用

王寶利　蔡克海

【摘 要】在煤礦生產(chǎn)中，粉塵危害是其中比較嚴(yán)重的災(zāi)害之一，由于當(dāng)前礦井開采強(qiáng)度和機(jī)械化程度的進(jìn)一步加深，使得礦井中的粉塵產(chǎn)生量也逐漸增多，這就嚴(yán)重的影響了生產(chǎn)安全，并且威脅了作業(yè)工人的身體健康。因此，如何有效減少粉塵產(chǎn)生，降低礦井中的粉塵濃度，已經(jīng)成為當(dāng)前煤礦企業(yè)亟待解決的問題。本文針對這一現(xiàn)狀，在了解粉塵危害性的基礎(chǔ)之上，就礦井綜合防塵技術(shù)和裝備進(jìn)行了研究，希望能夠?qū)ΦV井的生產(chǎn)安全提供一定借鑒。

【關(guān)鍵詞】礦井;綜合防塵系統(tǒng);技術(shù);裝備

引言

現(xiàn)階段，我國社會正處于快速進(jìn)步的階段，煤炭作為一種重要的能源，能夠?yàn)槿藗兊纳a(chǎn)生活提供動力，但是煤礦開采的過程中卻存在著很多的不安全因素，嚴(yán)重的影響了開采安全和效率。其中，粉塵危害的是十分嚴(yán)重的，如果沒有及時進(jìn)行處理或者處理不當(dāng)，不僅會污染環(huán)境，還可能會直接威脅作業(yè)人員的生命健康。所謂的煤礦粉塵就是指在開采煤礦是產(chǎn)生的巖塵和煤塵，而粉塵一旦達(dá)到某個臨界點(diǎn)就會發(fā)生比較嚴(yán)重的事故。因此，為了提高礦井生產(chǎn)的安全性，應(yīng)該對綜合防塵系統(tǒng)技術(shù)和裝備進(jìn)行論述。

1.煤礦粉塵的危害性

通常情況下，煤礦粉塵所帶來的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

一是損害煤礦機(jī)械設(shè)備。粉塵由于顆粒會比較細(xì)小，不容易被清理，長期在機(jī)械設(shè)備中積累會加速磨損，從而降低設(shè)備的使用壽命，并且還有可能引起故障，降低設(shè)備的工作效率;二是粉塵爆炸。如果粉塵濃度達(dá)到一個臨界點(diǎn)，那么一旦遇到熱源，到達(dá)臨界燃點(diǎn)，就會瞬間發(fā)生爆炸，粉塵爆炸的威力十分巨大，并伴隨著大量的有害氣體，對于人們的生命產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅;三是作業(yè)工人容易出現(xiàn)塵肺病。如果作業(yè)工人長期在粉塵濃度過高的環(huán)境下工作，那么就會吸入大量的粉塵，并聚集在肺部，長期積累之后會患上塵肺病，嚴(yán)重?fù)p害呼吸系統(tǒng)，導(dǎo)致呼吸困難，嚴(yán)重者還會危及生命，而當(dāng)前的醫(yī)療條件，并不能夠有效治愈塵肺病。

由此可見，煤礦粉塵所帶的危害是極大的，煤礦企業(yè)必須要加強(qiáng)對粉塵的綜合防治工作，采取合理的除塵技術(shù)，引入先進(jìn)的除塵設(shè)備，有效降低礦井中的粉塵濃度，保障煤礦生產(chǎn)的安全可靠性。

2.礦井綜合防塵系統(tǒng)技術(shù)及其裝備應(yīng)用分析

2.1智能定位噴霧防塵控制系統(tǒng)

將綜采工作面智能系統(tǒng)應(yīng)用在礦井中，能夠有效提升防塵工作的效率，系統(tǒng)的工作原理就是利用安裝在采煤機(jī)、液壓支架等位置的無線檢測傳感器，對井下的粉塵濃度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，然后根據(jù)煤礦開采設(shè)備的位置變化來合理選擇數(shù)道噴霧的自動順序，還可以根據(jù)實(shí)際情況的需要來增加噴霧的時間，延時功能能夠根據(jù)機(jī)組先進(jìn)的具體速度和需要噴霧量的實(shí)際數(shù)量來進(jìn)行自動的調(diào)整，使得噴霧的開啟和關(guān)閉時機(jī)更加科學(xué)合理，這一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對粉塵的跟蹤式消除，能夠非常有效控制采掘區(qū)的粉塵濃度，從而讓井下作業(yè)變得更加安全。

2.2礦井大功率除塵風(fēng)機(jī)

在實(shí)際的井下作業(yè)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)通風(fēng)效果不良的情況，而如果無法通風(fēng)，那么也將會增加粉塵濃度，造成粉塵危害。現(xiàn)階段，可以使用大功率除塵風(fēng)機(jī)，能夠有效改善作業(yè)區(qū)域空氣的流動，然后讓粉塵比較快速的被排出。在礦井作業(yè)的過程中，大功率除塵機(jī)能夠依靠綜掘機(jī)的負(fù)壓風(fēng)筒的口進(jìn)入氣液分離箱，同時還能夠依靠其中的水霧來將粉塵加濕，從而形成水包塵的形態(tài)，最后將其送達(dá)到絲網(wǎng)除霧器中進(jìn)行分離，將粉塵進(jìn)行有效收集。在實(shí)際的測驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)大功率除塵風(fēng)機(jī)的除塵有效率能夠達(dá)到97%，對于一些可以吸入性的較小顆粒粉塵也能夠做到消除90%，實(shí)現(xiàn)了對礦井綜合除塵的目標(biāo)，降低了粉塵的濃度。

2.3井下噴漿除塵技術(shù)

相比于其他的技術(shù)來說，井下噴漿的技術(shù)原理較為簡單，主要是依托空氣壓縮作為動力，再將水泥和沙粒以科學(xué)的比例進(jìn)行混合，然后通過高速噴射管將混合物噴灑在巷道的表面，等到逐漸凝結(jié)之后，會形成一層硬化的保護(hù)層。在掘進(jìn)工作面開展的錨噴作業(yè)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)大量的粉塵，有時最高濃度能夠到達(dá)600mg/m³，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出了國家的標(biāo)準(zhǔn)。因此，必須要使用井下噴漿除塵技術(shù)。傳統(tǒng)的噴漿除塵主要是使用防塵罩、增加水射流除塵風(fēng)機(jī)，但是由于技術(shù)比較落后，導(dǎo)致除塵的效果并不不能夠滿足礦井的需求。現(xiàn)如今，引入噴漿除塵技術(shù)之后，可以使用功率更大的機(jī)械式除塵風(fēng)機(jī)，吸風(fēng)量能夠高達(dá)300m³/min，并且同時使用三通除塵風(fēng)筒，能夠?qū)崿F(xiàn)上料區(qū)域與噴漿作業(yè)區(qū)域同時進(jìn)行除塵工作，這大幅度的提升了礦井的除塵效果。

2.4風(fēng)水高壓遠(yuǎn)程放炮自動噴霧技術(shù)

在井下炮掘工作面中，防塵通常具有持續(xù)時間短，粉塵產(chǎn)生速度非常快，并且濃度非常高等特征，因而在選用除塵技術(shù)時必須要進(jìn)行綜合考慮。在眾多的技術(shù)當(dāng)中，槍口式噴霧裝置則是應(yīng)用比較廣泛的，并且除塵效果較好的一種，主要是通過聲控風(fēng)水聯(lián)動組合模式，再結(jié)合掘進(jìn)工作面的供水、供風(fēng)管路，最終在噴霧槍管中進(jìn)行匯合噴射，噴射過程中還可以結(jié)合實(shí)際情況來調(diào)整方向。在開展炮掘工作時，傳感器需要接受放炮所釋放出來的沖擊波，然后再將其轉(zhuǎn)換為信息傳送到主機(jī)，然后主機(jī)再開啟閥門，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動噴霧。通過實(shí)際驗(yàn)證表明，噴霧最遠(yuǎn)能到30米，這一步驟能夠消除粉塵，有效率能夠達(dá)到90%左右。

2.5混合式煤層注水技術(shù)

使用合理的處理技術(shù)能夠有效解決礦井高地低壓孔隙率煤層中出現(xiàn)的注水困難情況，需要在分析原巖應(yīng)力分布規(guī)律和煤層的特點(diǎn)基礎(chǔ)之上，還需要對影響注水的各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合考量，主要是需要對現(xiàn)場的煤樣進(jìn)行采集，然后在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行科學(xué)分析，從而能夠分析出煤層注水濕潤煤體的具體情況。在此基礎(chǔ)之上，還需要對注水方式、設(shè)備和工藝參數(shù)等等進(jìn)行進(jìn)一步的合理優(yōu)化。

2.6礦井粉塵實(shí)時在線監(jiān)測系統(tǒng)

為了能夠?qū)路蹓m濃度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，還可以建立在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要是通過建立在J2EE 規(guī)范基礎(chǔ)上，然后使用瀏覽器/服務(wù)器（B/S）結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對粉塵濃度的監(jiān)測。在線監(jiān)測系統(tǒng)需要使用MVC開發(fā)模式，而客戶端用戶界面則使用DIV+CSS技術(shù)，客戶端與服務(wù)端之間的通信使用Ajax技術(shù)。應(yīng)用在線監(jiān)測系統(tǒng)之后，能夠提高響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)對粉塵濃度的監(jiān)測，一旦出現(xiàn)問題，則會及時預(yù)警，讓相關(guān)人員做出科學(xué)預(yù)案，減少事故的發(fā)生。

3.結(jié)論

綜上所述，礦井粉塵不僅會影響作業(yè)效率，并且會對作業(yè)人員和環(huán)境產(chǎn)生極大的威脅，如今大多數(shù)礦井都已經(jīng)采取了相應(yīng)的除塵措施，但是仍然不能夠滿足生產(chǎn)需求。隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦企業(yè)應(yīng)該綜合考慮，結(jié)合礦井作業(yè)的實(shí)際情況來選擇綜合防塵技術(shù)和設(shè)備，最終確定一個更為合理的方案，進(jìn)一步提高作業(yè)效率，并且減少礦井事故和職業(yè)危害。

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（作者單位：陜西華彬煤業(yè)股份有限公司下溝煤礦）