1煤礦采掘粉塵產(chǎn)生的途徑及特性危害

　　1.1煤礦粉塵產(chǎn)生的途徑

　　煤礦粉塵主要是在煤礦各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)中產(chǎn)生，特別是在煤礦井下風(fēng)速較大的情況下，開(kāi)展煤礦采掘作業(yè)時(shí)，煤礦粉塵污染現(xiàn)象會(huì)更為明顯。煤礦采掘工作面是煤礦粉塵的主要來(lái)源，其排放的粉塵量占到了總粉塵排放量的60%左右。做好煤礦采煤工作面的防塵工作，不僅可以防范瓦斯和煤塵事故，而且對(duì)煤礦井下采掘工作面的環(huán)境改善和礦工的生命安全都起到積極的作用。通常煤礦井下粉塵主要來(lái)自于：采煤機(jī)的割煤過(guò)程、煤礦支架的移架過(guò)程、放煤設(shè)備的放煤過(guò)程、破擊設(shè)備的破擊過(guò)程。其中采煤機(jī)的割煤過(guò)程和煤礦支架的移架過(guò)程產(chǎn)生的煤礦粉塵量最多。此外，在掘進(jìn)煤礦巷道的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵。要想把采煤工作面粉塵的防治工作做好，必須根據(jù)煤礦粉塵的具體來(lái)源，采取相應(yīng)的治理措施，綜合進(jìn)行治理，以降低粉塵的濃度。

　　1.2煤礦井下粉塵的危害特性

　　煤礦井下粉塵的主要成分是微小煤塵和巖屑微塵，其特性和危害通常說(shuō)來(lái)主要有以下幾點(diǎn)：(1)在空氣中長(zhǎng)時(shí)間漂浮的粉塵，會(huì)有一圈空氣膜保圍在它的外表，由于空氣膜的保圍會(huì)使粉塵和粉塵之間或粉塵和空氣中的微小水滴之間的相互作用受到阻礙，會(huì)嚴(yán)重影響到粉塵的沉降過(guò)程;(2)粉塵表面的氧分子會(huì)隨著粉塵擴(kuò)散度的增加而增多，這樣會(huì)加快粉塵的氧化速度;(3)在巖屑微塵中的二氧化硅，由于其表面積較大，一旦煤礦工人吸入體內(nèi)后，會(huì)很容易在煤礦工人的肺泡內(nèi)產(chǎn)生沉積現(xiàn)象，長(zhǎng)期的日積月累會(huì)使煤礦工人產(chǎn)生塵肺病;(4)煤礦工作面上瞬時(shí)產(chǎn)生的粉塵所帶的電量要比已經(jīng)進(jìn)入煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的粉塵所帶的電量要多，如果不及時(shí)采取相應(yīng)處理措施，一旦粉塵濃度積累過(guò)大，在作業(yè)場(chǎng)所很容易發(fā)生粉塵爆炸或燃燒，甚至?xí)?duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作產(chǎn)生影響，使機(jī)械設(shè)備的老化速度加快，增大一些精密儀器的使用誤差。

　　2煤礦采掘作業(yè)中粉塵的治理措施

　　2.1采煤工作面粉塵治理措施

　　(1)布置采煤機(jī)徑向霧屏。

　　通過(guò)在采煤機(jī)靠近滾筒的搖臂上加裝焊接有6~9個(gè)噴座的直線和弧形金屬管連接器，采用10MPa以上的供水壓力和5L/min左右的流量來(lái)給噴座供水，在人行道一側(cè)形成一道徑向霧屏的方式來(lái)對(duì)采煤機(jī)滾筒產(chǎn)生的粉塵加以有效地降低和管控。

　　(2)采用高壓噴霧降塵。

　　高壓噴霧降塵主要是靠水霧的高壓力來(lái)把粉塵沖散，以達(dá)到對(duì)其濃度進(jìn)行降低的目的。這種降塵方法的降塵效果比較理想，操作起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)施，它的降塵率可以高達(dá)90%左右。它對(duì)水的壓力要求控制在8~12MPa以上，對(duì)流量的控制要求在15L/min。其工作原理主要是通過(guò)高壓力來(lái)把水霧分子的飛行速度，還有渦流強(qiáng)度帶電量的大小加以提高，來(lái)使水霧分子和粉塵顆粒高速碰撞和凝聚，這樣可以把粉塵外因有空氣膜而出現(xiàn)的排斥現(xiàn)象有效避免，顯著提高兩者的結(jié)合度，來(lái)達(dá)到高效除塵的目的。在采煤機(jī)上風(fēng)側(cè)5m至下風(fēng)側(cè)10m內(nèi)設(shè)置五個(gè)測(cè)點(diǎn)，在逆風(fēng)割煤和順風(fēng)割煤兩種情況的全塵分布情況以及采取高壓噴霧除塵技術(shù)前后的對(duì)比情況如圖1和圖2所示。

　　煤礦采掘作業(yè)中粉塵的污染問(wèn)題及治理

　　從圖1和圖2中可以看出，噴射高壓水霧之前的全塵濃度梯度變化明顯，全塵濃度都較高，并且采煤機(jī)滾筒中心位置濃度相對(duì)較高，下風(fēng)側(cè)濃度相對(duì)較低，這是由于全塵本身顆粒較大，很難懸浮在空氣中，容易自行沉降，噴射高壓水霧之后全塵濃度梯度整體都有了明顯的降低?？梢?jiàn)采用高壓噴霧降塵效果還是比較顯著的。

　　(3)對(duì)特殊地區(qū)安裝設(shè)計(jì)特殊的自動(dòng)閥控噴霧設(shè)備。

　　對(duì)一些特殊地區(qū)產(chǎn)生的粉塵如煤礦支架的移架過(guò)程，放煤設(shè)備的放煤過(guò)程，可以通過(guò)設(shè)計(jì)特殊自動(dòng)閥控噴霧設(shè)備的方法來(lái)達(dá)到降塵除塵的效果?？梢酝ㄟ^(guò)在除塵設(shè)備上安裝四通閥或者磁化器的方式，來(lái)去除煤礦支架移動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵和放煤設(shè)備在放煤過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，這樣也可以對(duì)下風(fēng)鄰架的降塵工作和呼吸性粉塵的磁化水噴霧降塵工作起到很好的作用

　　2.2經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析

　　本礦在綜合應(yīng)用了以上除塵措施后現(xiàn)場(chǎng)測(cè)塵實(shí)驗(yàn)表明采煤機(jī)司機(jī)處的粉塵濃度降低72%左右，達(dá)到了預(yù)期降塵目標(biāo)。自2014年3月11日綜合使用以上降塵措施至今，各系統(tǒng)運(yùn)行正常，無(wú)異常發(fā)生。改善了3207工作面的生產(chǎn)環(huán)境，提高了工作面的可見(jiàn)度，可減少工人生產(chǎn)中的誤操作，提高生產(chǎn)積極性。此外，粉塵濃度的降低，使工人免受粉塵危害，保護(hù)了工人的身體健康。

　　2.3掘進(jìn)工作面粉塵治理措施

　　機(jī)械鑿巖是煤礦井下采掘工作的主要作業(yè)方式，在機(jī)械設(shè)備強(qiáng)有力的對(duì)巖石進(jìn)行撞擊的過(guò)程中，大量的粉塵必然會(huì)在此過(guò)程中產(chǎn)生。對(duì)煤礦掘進(jìn)工作面粉塵量的影響因素主要有：(1)被開(kāi)采巖石的巖性和具體的結(jié)構(gòu)特性;(2)開(kāi)采煤礦的生產(chǎn)強(qiáng)度。濕化處理是在鑿巖時(shí)通常采用的降塵措施，也可以通過(guò)開(kāi)展捕塵工作來(lái)除塵。隨著科技的發(fā)展，又研究出了一種更易操作且更經(jīng)濟(jì)合理的除塵方法-泡沫除塵法，其主要是在水中加入一定比例的泡沫，然后通過(guò)一定的機(jī)械處理，得到一種水和泡沫的全新混合物，這種全新混合物的體積要比純水的體積大很多，這樣既能節(jié)約大量的水，又能增加濕潤(rùn)界面，可以更多地對(duì)粉塵形成捕獲，其除塵效果也比較理想。

　　3加強(qiáng)科學(xué)管理和新技術(shù)的應(yīng)用

　　(1)保證煤礦井下降塵工作的順利進(jìn)行，要有良好的粉塵管理機(jī)制做基礎(chǔ)。其中對(duì)煤礦井下粉塵的管控工作，應(yīng)該以呼吸性粉塵的管控工作為重點(diǎn)。因?yàn)檫@種粉塵會(huì)對(duì)煤礦井下工作人員的身體健康狀況構(gòu)成直接的威脅。

　　(2)在國(guó)外先進(jìn)除塵工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)適合我國(guó)煤礦生產(chǎn)特點(diǎn)的除塵裝置。比如說(shuō)可以借鑒英國(guó)的吸塵滾筒開(kāi)發(fā)我國(guó)自己生產(chǎn)的吸塵滾筒。

　　(3)在防護(hù)呼吸性粉塵方面，重點(diǎn)以對(duì)過(guò)濾粉塵材料的開(kāi)發(fā)為基礎(chǔ)，盡量的加以避免粉塵與工作人員的直接全方位接觸。重點(diǎn)研制一些小型方便化的除塵設(shè)備。

　　(4)注重在防塵口罩或者用具上利用一些先進(jìn)的生物技術(shù)和新工藝。

　?、僭谏锟萍挤缐m用具的研發(fā)工作上，政府和相關(guān)部門(mén)應(yīng)加大投入力度，以防止一些呼吸性粉塵對(duì)一線礦工造成直接的危害;②要加大對(duì)煤礦粉塵

　　預(yù)警系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。預(yù)警、處理和防治相結(jié)合的處理機(jī)制應(yīng)該是未來(lái)新型礦山防塵工作的發(fā)展方向，要在產(chǎn)生粉塵的一線，配備專(zhuān)門(mén)的粉塵監(jiān)測(cè)器，來(lái)有效的監(jiān)測(cè)粉塵濃度、成分、顆粒直徑以及粉塵中二氧化硅的含量，在地面設(shè)置相關(guān)的監(jiān)測(cè)站，一旦發(fā)現(xiàn)空氣中某些粉塵指標(biāo)超標(biāo)，對(duì)人體的人身安全構(gòu)成危害時(shí)，應(yīng)立即組織井下員工撤離現(xiàn)場(chǎng)，這樣既可以對(duì)煤礦井下工人的身體安全形成保障，而且還可以對(duì)井下瓦斯爆炸和粉塵爆炸等一系列重大事故起到很好的預(yù)防作用。

　　5結(jié)語(yǔ)

　　提高煤礦從業(yè)者對(duì)煤礦井下粉塵產(chǎn)生的來(lái)源、特性、危害的認(rèn)識(shí)程度，從粉塵的來(lái)源入手，對(duì)癥下藥，采取防治措施，并積極引進(jìn)和采用一些新技術(shù)新工藝，尤其要做好呼吸性粉塵的防治工作，保障一線職工生命健康，建立一種安靜、清潔、節(jié)能、安全的未來(lái)新型礦山。

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