煤礦礦塵綜合防治技術探討

一、概述

礦塵是指在煤礦生產過程中產生的各種細微顆粒，礦塵包括煤塵、巖塵和水泥粉塵。礦塵能在一定的時間內懸浮于礦井空氣之中，懸浮時間的長短與其直徑、重率、形狀以及空氣的流動速度、溫度和濕度等有關。礦塵的危害有多方面，主要表現如下：如果人體肺部長期吸入大量礦塵，會使礦工得塵肺病，尤其是巖塵危害性更大；礦塵中具有爆炸性的煤塵在一定條件下能引起劇烈爆炸直接威脅煤礦安全生產；作業場所礦塵過多，污染勞動環境，影響視線，影響效率，不利于及時發現事故隱患，容易引起傷亡事故；煤塵對爆破安全的危害，如果爆破時煤塵量較大，極易使空氣中的煤塵達到爆炸濃度，導致煤塵爆炸，危害極大；礦塵還會影響設備的安全運行，加速對設備的磨損；對礦區周圍的生態環境、生活環境造成嚴重破壞。

二、綜合防塵技術

1.濕式打眼

濕式打眼就是在打眼工作中，將壓力水通過鑿巖機或煤電鉆送入鉆孔并沖滿孔底，以濕潤、沖洗和排出產生的礦塵，是打眼工作普遍采用的有效防塵措施。

2.爆破噴霧

井下采掘工作面爆破時能產生大量礦塵和有害氣體，還能使已經沉降下來的礦塵再度飛揚，污染空氣。因此，爆破時必須采取噴霧灑水措施，以達到降塵、消煙和溶解有害氣體的作用。掘進時要求在距工作面5～8m的巷道頂部設置噴霧裝置，一般按煤巷、半巖巷及巖巷分設1、2、3道噴霧裝置，在爆破時打開閘門噴霧。

3.沖洗巖幫

鑿巖時鑿巖機的廢氣及爆破沖擊波可能使工作面壁上已干燥的礦塵重新揚起，成為鑿巖礦塵的主要來源。濕式鑿巖時清洗工作面積塵，爆破前后對工作面（炮煙拋擲長度內）進行灑水洗壁，具有很重要的作用。不僅可以大大減少沉積在頂幫、支架上的礦塵受爆炸波沖擊引起二次飛揚，而且濕潤的幫壁使工作面空氣濕度增加，又能粘附空氣中的浮塵。沖洗巖幫一般采用縫隙式噴嘴，水流出口具有一定的噴射動能，便于沖洗。一般水壓為0.3～0.5MPa，耗水量約10L/min，沖洗距離為通風機風筒出口至迎頭的長度，沖洗時間約10min。

4.裝巖灑水

爆破時由于巖石的破碎和互相碰撞會產生大量巖塵混雜在巖石堆中，所以在裝巖前應向巖堆灑水，使巖堆得到充分濕潤，避免引起巖塵飛揚。如果巖堆很厚，一次灑水不能濕透，可以邊裝巖邊灑水，直到巖石全部濕潤為止。如果使用鏟斗裝巖機裝巖，可將兩個風水噴霧器安裝在裝巖機兩側前端操縱箱的下部，噴嘴伸向鏟斗的前方，邊裝巖邊自動灑水。使用蟹爪式裝巖機裝巖時，要在機體兩側安設固定噴嘴或懸掛兩個噴霧器進行噴霧灑水。噴霧器的噴射角度要對準裝巖巖堆或略往前些。實驗測定結果表明，裝巖時向巖堆灑水1次，工作地點的礦塵濃度為5mg/m3；分層每次灑水，工作地點礦塵濃度小于2 mg/m3；不灑水干裝巖，工作地點礦塵濃度大于10 mg/m3。

5.通風排塵與凈化風流

（1）通風排塵。沖淡和排除礦塵是礦井通風的基本任務之一，合理控制風速，保證足夠的風量，選擇合理的風向，選擇合理的通風方式和風筒位置，是做好防塵工作的重要步驟。

（2）凈化風流。凈化風流是使井巷中的含塵空氣通過一定的設備或設施，將礦塵捕獲而使風流凈化的技術措施。凈化風流的目的是提高風質，一般要求礦井入風的礦塵濃度不大于0.25 mg/m3，采區入風礦塵濃度不大于0.5 mg/m3。目前較常用的凈化風流方法是在巷道（或風筒）中裝設噴霧器或采用濕式除塵風機。噴霧器的布置應以巷道整個斷面布滿水霧并形成水幕為原則，盡可能安裝在靠近產塵地點，以縮小含塵空氣彌漫的范圍。風筒設水幕時，噴霧器的安裝應使噴出的水霧逆含塵風流方向，以提高降塵效果。

6.個體防護

在礦塵較大的地帶作業，工人要佩戴防塵面具。防塵面具主要有防塵口罩、防塵帽和防塵呼吸器等，個體防塵主要是佩戴防塵口罩。普通紗布口罩阻塵效果不好，呼吸阻力較大，潮濕后佩戴不舒服，所以不適井下防塵使用。我國目前生產使用的防塵口罩有兩種：帶換氣閥和不帶換氣閥的。不帶換氣的屬于簡易型防塵口罩，其特點是輕便、容易清洗、成本低，阻塵率可達96％～98％；帶換氣閥的防塵口罩阻塵率為91.2％～99.5％，呼吸時阻力較小，輕便耐用，使用范圍較廣，可在井下潮濕和淋水條件下佩戴使用。近年來，我國試制成功的AFM-1型防塵安全帽，阻塵率大于95％，可在溫度為0～35℃、相對濕度為95％的條件下使用。

三、礦塵防治的新技術

國內外煤礦綜合防塵的實踐表明，采取上述技術措施可以取得顯著的降塵效果。但要進一步提高降塵效率，將礦塵濃度降低到符合相關的安全衛生標準內，卻十分困難。針對這一現狀，世界各國已開始研究應用物理化學方法降低礦井礦塵的新技術措施，例如添加降塵劑除塵、泡沫除塵、磁化水除塵等。

1.添加降塵劑降塵

此方法適用于具有一定疏水性的礦塵，水的表面張力較大，對粒徑2μm以下的礦塵，捕獲率低于28%。添加降塵劑后，可大大增加水溶液對礦塵的浸潤性，即礦塵粒子原有的固—氣界面被固—液界面被代替，致使液體對粉塵的浸潤程度大大提高，提高了降塵效率。

2.泡沫除塵

泡沫除塵是利用壓縮空氣在混合器內使水和表面活性劑強行混合后，通過發泡裝置的金屬網形成細小的泡沫，再經過導管噴向塵源。這種方法滅塵效果好，在國外掘進機上使用較多。

3.除塵器除塵

除塵器是利用作用在礦塵上的重力、慣性力、離心力、擴散粘附力及電磁力等，把煤塵捕集起來的裝置。一般使用在集中產塵的地方， 如掘進機的滾筒附近。

4.超聲波除塵

礦井中懸浮的煤塵在超聲波的作用下，增加碰撞次數，使煤塵迅速凝聚，增大了降塵速度，目前這種方法正在試驗階段。

5.磁化水除塵

磁化水是經過磁化器處理過的水，這種水的物理化學性質發生了暫時變化。磁化水性質變化的程度與磁化器的磁場強度、水中所含雜質的性質、水在磁化器內的流動速度等有關。水經磁化處理后，其表面張力、吸附能力、溶解能力及滲透能力增加，使其結構和性質暫時發生顯著的變化，水的粘度降低，晶構變小，水珠也變小，有利于提高水的霧化程度，增加水與粉塵的接觸機會，提高降塵效率。

6.生物試劑除塵

通過鉆孔向煤體內注入生物試劑，與煤發生一系列反應，改變煤的某些結構和性質，從而大大減少開采時煤塵的產生。生物試劑國內外正在研制之中。

7.塵源監測監控

在井下重點產塵的地方安設測塵探頭，通過電信號傳向主體，再經微機對各種數據進行分析處理，掌握產塵規律。這樣可對粉塵進行連續監測監控，從根本上杜絕煤塵事故的發生。

隨著大煤礦集團重組兼并小煤礦進一步深入，粉塵污染的治理將會得到全面綜合治理。新技術、新手段、新工藝、新設備的投入使用，煤礦的勞動環境進一步改善。

（作者單位：山西省大同煤炭技師學院）