煤礦機電設備與粉塵治理相互作用關系探討

張慧君+司文

摘 要：通過對煤礦機電設備與井下作業點粉塵的產生、擴散、危害和治理的相互作用分析，得出機電設備和粉塵復雜耦合作用關系。煤礦生產需求和機電設備運轉是產生粉塵的主要作用力，高強度的井下作業產生了大量粉塵，粉塵對機電設備造成了嚴重影響和損害，同時粉塵治理措施的實施需要機電設備的參與。通過分析對涼水井煤礦機電設備和除塵措施的選擇和搭配提供理論依據，只有將粉塵治理與煤礦生產有機結合在一起才能達到環境治理與生產增效的雙贏。

關鍵詞：煤礦 ?機電 ?粉塵 ?作用

中圖分類號：TD164+.2 ? ?文獻標識碼：A ?文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0074-02

隨著現代工業的發展，煤礦企業機械化、電氣化程度越來越高，社會經濟的快速發展爆發了對煤炭的大量需求，煤礦都在不斷擴大產能，作業強度越來越高，產量越來越大，煤礦機電設備在煤礦企業生產中的作用與影響也日益擴大，煤礦企業的機電設備費用支出占煤礦開采成本的40%以上。與此同時，產量的增大與煤礦井下作業強度的提高，導致巷道掘進量和回采速度大幅提升，井下各作業點的粉塵產生量加大，尤其是掘進面和采煤面，最高可達1000～3000 mg/m3，嚴重影響了煤礦井下作業人員的身體健康。

涼水井煤礦為現代化高產高效的礦井，機械化水平較高，開采強度大;主采煤層煤的堅固性系數達到2.16，煤質較硬。根據現場調研，42109綜采工作面采煤機割煤時，能見度不到3 m;42112工作面輔運巷綜掘工作面煤巷掘進時，能見度不到2 m。工人的工作環境較差。

1 粉塵危害及產生機理

在現代化礦井生產中，機電設備起著不可替代的作用。在我國統配煤礦中，煤炭產量中的2/3以上是依靠綜合機械化開采。

粉塵是煤礦主要災害之一，可以導致礦工身患塵肺病，惡化井下作業環境，阻擋作業人員視線，影響機電設備精度和使用壽命，還會發生煤塵爆炸，造成重特大惡性事故[1-3]。因此，對煤礦粉塵的治理一直是安全生產的重要內容。

目前，井下機械化程度越來越高。煤炭回采主要依靠綜合機械化采煤;在井下巷道掘進中也越來越多的采用掘進機進行作業，代替以往的炮掘，提高了作業進度和成形質量，能更好的保障掘進作業人員安全;有條件的礦井在井下煤炭的運輸中已經普遍采用皮帶運輸，運輸量大，成本低，設備回收率高;井下支護現在多采用錨桿或錨索配合網或梁進行支護。以上所提到的井下作業以及其他未提到的井下作業工序均需使用機電設備，而在幾乎所有的井下作業地點和工序中均會產生粉塵，如打眼、放炮、掘進、開采、落煤、運輸、轉運和支架、移架等都會產生大量粉塵[1-4]。

因此，粉塵是在機電設備和煤（巖）的相互作用中產生的。機械作業的截割、撞擊、拋落、運輸等是粉塵產生和擴散的主要作用力。

2 粉塵對機電設備的影響

煤礦井下粉塵顆粒小，一般粉塵粒徑小于10 um。由于粉塵無孔不入的滲透性和浸入性，進入設備的粉塵顆粒會產生破壞作用再加上風流場的作用，加強了粉塵顆粒的滲透性，致使其對機電設備的影響更加嚴重。

（1）當粉塵進入機電設備的動作部分，如軸承、活塞等，會增大其磨擦系數，增加機械部件上的負荷，會加速動作部分的磨損，導電性差，降低設備的使用壽命，甚至整臺設備損壞;

（2）粉塵顆粒隨著風流進入電機后，很容易堵塞風道，電機冷卻效果降低，溫升增高，嚴重時電機不能運轉;

（3）當粉塵進入電機電器的動作部份，如電機的軸承、電器觸頭、接插件，會造成接觸不良，增加局部電流過載而使觸頭燒毀，線圈短路;進入接線盒，由于粉塵積累，會增加溫升;當粉塵進入電機、電器等產品的繞組時，會降低其向空氣中的散熱性能，會引起絕緣繞組過熱，降低使用壽命;

（4）當粉塵進入發動機的汽缸中，會造成然料不純，堵塞過撼器，阻礙發電機供油系統的正常工作，同時，會明顯地加快汽缸、活塞和活塞環的磨損速度;

（5）當粉塵進入探測及監控設備或探頭時，會影響設備精度，造成顯示結果不準確。

3 機電設備在粉塵治理中的作用

煤礦井下粉塵對作業人員身體健康和安全生產有著嚴重威脅，粉塵治理勢在必行。目前采用的主要粉塵治理措施包括：煤層注水、噴霧除塵、通風除塵、除塵器除塵、泡沫除塵等[2-3，5-10]。

機電設備是粉塵治理措施的實施者。井下粉塵治理措施一般會整合在機電設備中，如井下采煤機和掘進機的內外噴霧，鉆機的濕式作業;部分作業點的措施會額外安裝，如轉載點處的噴霧，巷道中的水幕簾;有些粉塵治理措施需要額外的設備或較復雜的工序，如除塵風機、煤層注水、泡沫降塵等。其中除塵風機是許多巖巷和低瓦斯巷掘進時治理粉塵時和噴霧一起使用的除塵設備，可以提高除塵效率，減少水霧對作業空間和人員的影響，是一種使用較方便的措施。煤層注水可以從根本上減少粉塵的產生，但是工序較為復雜。泡沫除塵可以適用于巖巷和高瓦斯巷，降塵效果好，但是成本較高。

粉塵的治理需從“減、降、隔、除”四個方面綜合進行，每一方面都離不開機電設備的參與。為提高粉塵的沉降效果，減少粉塵逸散，治理措施最后的作用點一般在塵源處，即機電設備與煤（巖）的作用點，如采煤機、掘進機的內外噴霧，泡沫除塵，除塵器除塵等均是作用在塵源處，將高濃度粉塵限制在一定范圍進行沉降，一般可采用噴霧（或泡沫降塵）、附壁風筒與除塵風機（或除塵器）等聯合使用，可以起到互相促進的作用。

4 結語

涼水井煤礦采、掘工作面防塵技術手段單一、工藝簡單。現有的防塵技術均屬于基本的防塵措施。大多數防塵裝置機械型匹配度不高，且噴嘴堵塞較多，霧化效果有限，降塵效果較差。礦井防塵機械自動化程度不高，大部分防塵裝置需要人為開啟，比如巷道斷面噴霧、采煤機外噴霧及掘進機外噴霧等，直接導致礦井防降塵設備使用率降低。

通過對煤礦機電設備與井下作業點粉塵的產生、擴散、危害和治理的相互作用進行分析，得出機電設備和粉塵的復雜耦合作用關系，從而對機電設備和除塵措施的選擇和搭配提供理論依據。在實踐中，只有將粉塵治理與煤礦生產有機結合在一起才能達到環境治理與生產增效的雙贏。涼水井煤礦為現代化高產高效的礦井，機械化水平較高，開采強度大，粉塵治理難度高，單一的方法不能達到理想的效果。因此，在礦井生產中進行機電設備和除塵措施的選擇和搭配，通過采取相關的技術措施，達到生產與除塵聯動，有效減少了除塵設備和設施使用而增加的工作量，降低了除塵設施的操作難度，提高了除塵措施的有效性，使得采、掘工作面司機位置及采、掘機下風側處總粉塵、呼吸性粉塵降塵效率達到80%以上，可有效增加井下設備使用壽命，減少塵肺病危害，保護井下人員身體健康，為今后涼水井煤礦粉塵治理工作提供很好的借鑒作用。

參考文獻

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