試論煤礦開采過程中的粉塵防治工藝

王煜文

（山西煤炭進出口集團左權宏遠煤業有限公司，山西 左權 032600）

引言

礦井中粉塵的存在，極大的威脅著煤礦的安全生產，粉塵的威脅不僅體現在對生產人員身體健康的威脅，甚至還有可能引發不可估計的爆炸事件。因此，國內大部分礦井施工過程中非常注重粉塵防治工作，可是，也有極少的一部分礦場并沒有對此加以重視，極有可能釀成無法彌補的后果。筆者認為，煤礦粉塵治理首先要從預防上做起，通過從源頭抓起的方法做好粉塵治理工作。

1 煤礦開采過程中粉塵的危害

所謂的粉塵，指的就是在煤礦開采過程中產生的巖石、落煤，運輸過程中出現的煤塵的總稱，就目前而言，礦井工作粉塵主要由回采工作和掘進工作產生，粉塵的產生會對礦井開采造成巨大的危害，它的危害主要體現在礦井安全及對人體健康危害兩個方面。

1）煤礦開采人員長期置身于礦井中工作，一旦吸入大量的粉塵，不僅會患上煤矽肺病、矽肺病，還會患上煤肺病，從事開采工作的時間、粉塵濃度、粉塵的分散度和粒度以及SiO2的含量，都是造成煤矽肺病的重要因素。

2）粉塵一旦長期暴漏在礦井中，很有可能由于高溫而產生爆炸，這對工作人員的生命安全及礦井安全來說都是非常大的威脅，多年前國內就發生過多起由于粉塵爆炸而造成的悲劇，因此，引入先進的粉塵防治工藝迫在眉睫。

2 當前國內煤礦使用的粉塵防治工藝

1）通風除塵工藝。通風除塵工藝是礦井粉塵防治中經常用到的一種技術，主要是將粉塵的濃度稀釋到安全范圍當中，以確保礦井生產的安全。通風除塵效果由粉塵濕潤程度、粉塵的形狀、粒度、密度以及風流方向、風速等因素決定，如果風速太慢，粉塵的顆粒會和空氣分離，下沉到地面上，會停留在采掘空間而不方便排出，久而久之使礦井中的粉塵濃度大量增加，危險性提高；但風速過高也不利于粉塵的排出，高風速雖然能夠將粉塵從采掘空間中吹起來，但會同時提高粉塵的濃度。經過實踐，覺得排塵的最佳風速應當控制在0.5～0.8m／s中間。掘進煤巷、回采工作面最高風速應當為4.1m／s，機械化采煤工作面風速應當控制在1.6～2.4m／s左右，將排塵風速控制在這一范圍內，不僅能夠滿足采掘工作面通風要求，還能將粉塵二次飛揚等情況考慮進來。

2）噴霧降塵工藝。第一，內、外噴霧降塵。當前，我國在部分大型礦場開始試用機載泵高壓外噴霧降塵技術與固定泵供水高壓外噴霧技術，這兩項技術在美國、法國都有著十分廣泛的應用，可以將降塵效果提高到88%左右，而我國傳統的降塵技術則無法達到這樣的效果。第二，高壓噴霧負壓一次降塵。這種技術的原理是負壓噴霧降塵和高壓噴霧降塵，礦場配備的噴霧裝置將霧流噴射到塵緣區，在噴射的過程中，噴吸裝置的射流后方將會產生負壓去，噴吸裝置將會將含塵空氣吸進去，將煤塵捕捉到后，再將空氣噴射出去。雖然這項技術所運用的裝置結構較為簡易，但是其除塵效果是非常好的，它的使用，有效的防止了粉塵向人行道空間、掘進機司機作業面等地方擴散。第三，滾筒搖臂徑向霧屏降塵。這項技術的使用更為簡便，是將錐形噴嘴裝置到采煤機滾筒搖臂之上，噴嘴上可以產生空心霧流，這種霧流能夠作為一道天然的屏障，防止粉塵出現。

3）化學除塵。煤礦采掘工作面防塵的主要措施是濕式作業，當前，很多礦場在濕式除塵時將清水當做液質，可是，由于清水的張力十分高，水很難濕潤空氣中的粉塵，也就對呼吸性粉塵達不到好的捕捉效果。很多國家的技術人員都意識到了這一點，開始研究化學除塵工藝。例如：波蘭發明的泡沫除塵工藝，美國發明的濃度僅為0.1%的表面活性劑等，國內對于化學除塵的研究剛剛處在初級階段，目前，國內化學除塵主要使用的是化學抑塵劑，這樣技術在很多礦場中也取得了應用。目前，還有很多化學除塵技術正在研發當中。

4）磁化水降塵。除了上述幾種除塵工藝外，還可以通過改變水性質的方法來除去呼吸性粉塵，這種方法被稱之為“磁化法”。因為水具有抗磁性，當將外磁場加入到水這種物質時，水就會出現附加磁場，而且，這個附加磁場將會和外磁場有著相反的方向，分子力與外磁場互相作用，就會使分子間的內聚力有所減弱，使水分子的氫鍵聯系得以改變，這樣就會使水的表面張力有所變化，最終形成磁化水。由于水的霧化程度得到提高，溶解、吸附能力的增強，這就會使水捕捉到粉塵的能力得以提升。據有關試驗表明，磁極化強度越高，磁化水濕潤粉塵的速度就越快，當磁極化的強度超過450mT，粉塵受到磁化水濕潤所需要的時間居然能比普通的清水快40%左右。利用這個原理，國內一些研究機構發明了專門用來磁化降塵用水的磁化噴咀，這種磁化噴咀能夠提高水的成霧能力，實現磁化降塵用水的目的。

3 我國粉塵防治工藝的提升建議

1）加強對國際先進粉塵防治技術的研究。主要可以分為對輔助除塵設備、分段注水技術、高校控塵設備等國際先進設備和技術進行研究，進一步提升粉塵工藝水平。

2）研究注水煤層注水技術。防塵的關鍵就在于注水，可是，由于一些煤層有著十分特殊的機理，導致很難實施注水施工。一定要提高注水煤層的研究力度，找出切實可行的解決方案，與此同時，要要對注水自動化系統加以研究，對注水工程進行有效監控，從而提升防塵的能力。

3）防塵標準管理需要加強。粉塵的源頭一直是十分復雜的，因此，在采煤時，工作人員和防塵技術人員需要考慮很多問題和因素。使用哪種防塵技術應當根據礦井的實際情況進行判斷，并不是所有防塵技術都能應用于某一礦場的，但是，可以指定一個科學的防塵標準，加強防塵標準管理，使粉塵防治規范化。

4）國際交流與合作，提升國內粉塵防治技術。一些國際發達國家的粉塵防治設備和技術十分先進，在這一點不能否認，我們一定要抱著謙虛的態度去學習國外先進技術，引進國外先進設備，推動國內粉塵防治工藝的不斷進步。生物試劑除塵、超聲波除塵等現代化除塵技術是國內粉塵防治煙具的重要方向。

4 結語

綜上所述，我國粉塵防治工藝雖然取得了一定的成就，但今后還有更長的一段路要走。應當格外重視，不斷的改善當前所擁有的技術，引進國外先進的粉塵防治技術，不斷提升煤礦粉塵防治的效果，從根本上消除煤礦粉塵所帶來的隱患，做到安全生產、安全運輸，造福煤礦行業。

［1］ 劉向升.綜放工作面支架噴霧降塵裝置的選擇及優化［D］.青島：山東科技大學，2007.

［2］ 周剛.綜放工作面噴霧降塵理論及工藝技術研究［D］.青島：山東科技大學，2009.

［3］ 時訓先，蔣仲安，褚燕燕.煤礦綜采工作面防塵技術研究現狀及趨勢［J］.中國安全生產科學技術，2005（1）：41－43.