煤礦采掘工作面粉塵防治技術及其發展趨勢

蘆亮

摘 要：隨著科技的進步，煤礦采掘的機械化程度大大提高，在礦井實際的采掘過程中，開采方法和工藝日趨高效化、集約化，但是在生產效益提升的同時，煤礦采掘工作面所產生的粉塵量也不斷增加，對施工人員的身心健康構成威脅，同時對設備的養護和維修造成不良影響，因此，加強粉塵防治技術的研究和應用成為煤礦行業的重要任務。本文對煤礦采掘工作面粉塵的來源及危害進行了分析，并重點探討了煤礦采掘工作面粉塵防治技術及其發展趨勢。

關鍵詞：煤礦；采掘工作面；粉塵防治；發展趨勢

中圖分類號： TD714 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）32-183-2

0 引言

隨著煤礦行業的不斷發展，煤礦開采規模不斷擴大，在實際的采掘工作中，產生的粉塵不斷增加，嚴重制約我國煤礦的安全、高效生產。粉塵是煤礦采掘過程中的主要災害之一，由于煤礦粉塵具有一定的理化特性，使得生產現場的可見度降低，對采掘儀器設備的使用壽命和精度造成影響，同時，粉塵還具有爆炸危險性，嚴重威脅煤礦企業和工作人員的生命財產安全。此外，煤礦工作人員長期在布滿粉塵的工作環境中，容易引發塵肺病等職業病害，對于人們的身體健康造成嚴重破壞。因此，煤礦企業必須對粉塵的防治工作提高重視程度，積極采取有效措施，利用多種粉塵防治技術，提高粉塵治理效率，從而保障煤礦的安全生產。

1 煤礦采掘工作面粉塵的來源及危害

1.1 粉塵的來源

煤礦采掘工作面粉塵危害較為嚴重，占整個礦井產生粉塵總量的85%以上，因此，煤礦粉塵防治的重點在采掘工作面。由于地質環境、開采方式、采掘工藝的不同，每個礦井所產生的粉塵污染程度不盡相同。對于一些較為空曠的煤礦采集現場，由于風力較大，揚塵增加，粉塵危害更加突出。在采掘的過程中，鉆探、爆破等施工也會增加工作面的粉塵量，放煤口、采煤機、破碎機、支架等成為粉塵的四大污染源頭[1]。因此，在煤礦采掘過程中，煤礦企業要積極采用合理、有效的粉塵防治技術，對粉塵危害進行針對性治理，為工作人員提供良好的施工環境，進而提高整體施工效率。

1.2 粉塵的危害

粉塵的危害具體可以概括為以下幾點：

第一，采掘過程中產生的粉塵會依附在礦井壁和地面上，還有一部分懸浮在空氣中，煤礦工作人員長期處于這種環境，吸入過多粉塵，對其呼吸系統產生破壞，嚴重威脅他們的身心健康；

第二，大量的粉塵懸浮在礦井中，會使得礦井溫度不斷升高，粉塵容易發生自燃，進而導致爆炸事故，不利于煤礦采掘的安全施工；

第三，大量粉塵容易造成煤礦采掘現場的能見度降低，對工作人員的生產工作造成影響，使得煤礦生產效率降低，還容易引發安全事故[1]；

第四，煤礦采掘過程中涉及多種儀器設備，大量的粉塵會腐蝕這些儀器設備的構件，使得設備操作精度降低，造成設備老化，影響正常使用。

2 煤礦采掘工作面粉塵防治技術

煤礦采掘工作面的粉塵防治可以從開采前期、施工過程、產生粉塵后三個不同的時期，采取不同的技術，加強粉塵的預防，降低粉塵的產生，并過濾、排除已經產生的粉塵。

2.1 注水防塵技術

注水防塵技術是煤礦采掘前的一項重要措施，可以通過注水操作，增加煤層的濕度，實現降低粉塵的目的。注水防塵技術主要包括靜態注水和動態注水兩種方式以及短孔注水和長孔注水等注水方法，在實際的實施過程中，要以現場的作業環境和開采要求為依據，選擇合適的操作方式，達到理想的防塵效果。注水防塵的基本原理是改變煤炭的物理性質，在有效降低粉塵濃度的同時，提高了煤炭的開采效

率[2]。

2.2 通風除塵技術

通風除塵技術可以將礦井下的粉塵排出井外，從而將井內的粉塵濃度控制在安全范圍內。風速和風向是影響通風除塵效率的關鍵因素，此外，粉塵的形狀、濃度、濕潤度對通風除塵效果也有一定的影響。在通風除塵過程中，如果采用的風速較低，直徑較大的粉塵顆粒不易被排出，懸浮在空氣中，使得粉塵濃度得不到有效降低；如果采用的風速較高，在排出一定粉塵的同時會引起新的粉塵揚起，同樣無法實現良好的除塵效果，因此，通風除塵技術的關鍵是控制好風速，一般掘進工作面的風速設為0.4-0.7m/s，機械化采煤工作面風速為1.5-2.5m/s，回采工作面和掘進煤巷控制在4m/s以下。

2.3 除塵器除塵技術

除塵器除塵的基本原理是將空氣中的粉塵分離出來，借助除塵器實現凈化空氣的作用。目前，除塵器除塵技術在國外煤礦采掘中得到了廣泛應用，主要有洗滌除塵器、濕式纖維除塵器等，這些除塵設備體型較大，但是具有良好的膈應效果和除塵效果[2]。我國經過20多年的研究，在除塵器除塵技術方面取得了一定成果，研制出多種類型的除塵器，并在煤礦采掘工作面得到了應用。

2.4 噴霧降塵技術

噴霧降塵技術屬于一種操作簡單、經濟節約的技術，具有良好的除塵效果，在煤礦采掘中應用最為廣泛。在煤礦采掘中，由于機械化程度較高，采煤機和掘進機在工作過程中往往產生大量的粉塵，這時候就可以采用噴霧降塵技術對這些設備進行防塵處理，例如滾筒搖臂徑向霧屏降塵技術、高壓噴霧防塵技術等。在采掘工作面的轉載點和液壓支架也是粉塵的主要源頭，可以利用噴霧防塵技術，通過噴出的水霧降低空氣中的粉塵濃度。

2.5 空氣幕隔塵技術

空氣幕隔塵技術的實際應用中，將噴氣裝置安裝在采煤機上，當采煤機運行時，噴氣裝置噴射出的空氣形成一個空氣流，有效將粉塵隔離到氣流之外，為施工人員和設備建立防護層，使得粉塵難以擴散到施工區域。空氣幕隔塵技術主要應用噴嘴式風筒和附壁式風筒，通過無形的空氣屏障實現良好的隔塵效果，在煤炭采掘工作面具有較好的應用前景[3]。

2.6 個體防護技術

個體防塵是一項最基本的粉塵防治手段，主要指的是施工人員佩戴多種防護用具。隨著科技的不斷進步，個體防護用品取得了較大開發和利用，傳統的棉紗口罩逐漸被淘汰，化纖濾料自吸式防塵口罩、壓風呼吸器、過濾式送風防塵口罩、氣流安全帽等防護裝置得到了廣泛應用，施工人員在保證正常工作的同時，能夠吸入清潔的空氣。個體防護技術具有較高的防塵效果，可以有效避免煤礦采掘工作面粉塵對施工人員身心健康的傷害，在實際的工作中可以得到廣泛推廣。

3 煤礦采掘工作面粉塵防治技術發展趨勢

隨著煤礦事業的不斷發展，粉塵防治技術將得到更全面的開發和利用，其發展趨勢主要包括以下幾點：

3.1 合理設計噴霧系統

煤礦采掘工作面應用噴霧降塵技術防治粉塵，要設計科學、合理的噴霧系統，重點研究噴霧點的布置和壓力的設計，從而提高噴霧效率。隨著科技的不斷進步，噴霧降塵技術可以引入智能控制系統，實現了噴霧降塵的自動化控制。

3.2 弱水防塵技術的發展

弱水防塵技術指的是利用少量的水實現良好的防塵效果。弱水防塵技術的研發和應該用，可以在節約水資源的同時，有效避免粉塵的危害，從而滿足節能環保的要求[3]。弱水防塵技術的主要研究內容是注水型滲透劑、干式除塵劑、泡沫除塵劑等防塵產品的開發。

3.3 難注水煤層的注水技術的研究

注水防塵是一種應用效果較好的防塵技術，但是在實際的操作中，由于一些煤層的機理較為特殊，增加了注水難度，這就需要加強難注水煤層注水技術的研究，通過配套的系統和設備，實現煤層注水的自動化監測和控制，從而提高煤層注水防塵效果。

3.4 積極學習國外先進技術

國外的粉塵防治技術發展較為成熟，所采用的設備也較為先進，國內煤炭企業要加強對國外先進除塵技術的學習和利用，推動我國粉塵防治技術的不斷進步。國外值得借鑒的防塵技術主要有超聲波除塵技術、生物試劑除塵和電離水除塵等先進技術。

3.5 加強防塵標準的管理

在煤礦采掘工作中，粉塵產生的源頭較為復雜，在實際的粉塵防治工作中，還面臨諸多問題。煤炭企業要根據實際情況，選擇最合適的防塵降塵措施，有效的控制粉塵。制定一個合理的防塵標準，是粉塵控制的重要內容，能夠促進粉塵防治工作的不斷發展。

4 結束語

總而言之，煤礦采掘工作面的粉塵防治是煤炭企業發展需要研究的重要課題，煤炭企業要全面掌握各種粉塵防治技術的基本工作原理，并利用現代化科學技術加以完善和發展，從而提高粉塵防治效率，保障煤炭開采的安全、高效運作。

參 考 文 獻

[1] 程衛民，劉偉，聶文，周剛，崔向飛，孫鑫.煤礦采掘工作面粉塵防治技術及其發展趨勢[J].山東科技大學學報（自然科學版），2010，04：77-82.

[2] 李麗明，王磊.煤礦采掘工作面粉塵防治技術及發展趨勢[J].科技展望，2014，10：120.

[3] 夏坤祿，曾文海.解析煤礦采掘粉塵防治技術及其發展趨勢[J].內蒙古煤炭經濟，2014，02：47+49.