煤礦采掘工作面粉塵危害與防治措施

賈凡 趙亞軍

摘要：隨著科技水平的進步，煤礦開采朝著機械化、智能化、高效化的方向發展，隨之而來產生的問題就是在煤礦采掘工作面會有大量粉塵產生，嚴重威脅著井下工作人員的身心健康，不利于礦山行業良好形象的樹立。本文介紹了井下粉塵的主要危害，以及相對應的提出了幾點防治措施，希望能夠為采掘工作面的粉塵防治提供方法。

1.粉塵的概念及煤礦粉塵的來源

1.1粉塵的概念

國際標準化組織規定粉塵是指在空氣中懸浮的直徑在75μm以下的固體顆粒物。粉塵可分為全塵和呼吸性粉塵，其中呼吸性粉塵在被人體吸入后會對人體造成不可逆的損傷。粉塵顆粒廣泛存在，大氣中粉塵顆粒的存在還是地球保持恒溫的主要原因之一。但相當一部分粉塵是工業生產的副產物，是諸如“硅肺”等職業病的主要來源。

1.2煤礦粉塵的來源

煤礦在采掘作業過程中產生的煤塵是煤礦五大災害之一，目前針對煤礦開采過程中產生的煤塵如何有效治理也是專家學者研究的重點領域。在井工煤礦的開采過程中，煤塵的來源主要在采掘工作面，約占礦井總產塵量的85%以上。據資料顯示，在未采取防塵措施時，綜掘工作面粉塵濃度大約為2500mg/m3，一般綜采工作面粉塵濃度大約為5 000 mg/m3，而綜放工作面的粉塵濃度甚至高達8 000 mg/m3。另外在轉載點處，礦石的提升運輸過程中均會有粉塵的產生。

2.采掘工作面粉塵的危害

2.1粉塵的積聚可能引發爆炸

前文已提到，煤塵是煤礦的五大災害之一，很大一部分原因是因為煤塵具有爆炸性，而煤塵一旦爆炸，其產生的破壞性不可小覷，甚至會危及到整個礦井的安全。粉塵的爆炸，其本質也是一種劇烈的燃燒反應，而燃燒反應的三要素分別為可燃物、氧氣、點火源。礦井中的煤塵在和空氣混合達到一定濃度后形成可燃氣體，因為礦井通風始終存在，如果此時正好因違章操作或電線短路等有電火花出現，就會造成煤塵爆炸。其反應機理為煤塵和空氣混合后形成的可燃氣體被點燃之后放熱，通過熱輻射的方式向周圍的粉塵傳遞熱量，進而形成連續循環的燃燒傳遞，加快反應速度，從而造成局部壓力的提升，最終形成強烈的爆炸反應。

2.2粉塵是職業病的主要來源

在煤礦的采掘過程中產生的粉塵往往還含有硫、硅等物質的存在。盡管我們的人體有著一套比較完善的自我保護機制，大顆粒的粉塵往往不會被人體吸收，但對于長期從事煤礦開采的工人，在常年累月的工作中仍無法避免的會吸入直徑在5μm以下的粉塵顆粒，而導致患上和肺部相關的疾病。尤其是在吸如含有硅的粉塵后，會造成“硅肺”，使肺部的功能逐漸喪失。“硅肺”是最為嚴重的職業病之一，且目前還沒有有效的治愈方法。

2.3粉塵會縮短設備的使用壽命

隨著礦山行業自動化程度越來越高，采掘工作面會使用到大量的機械設備，而且對采掘設備的要求越來越高。因此，礦山企業需要引進諸如如連續割煤機、自動化掘錨機、自移式液壓支架等先進采掘設備。這些設備可以大大提高工作效率，增加原煤產量，但在采掘過程中出現的粉塵會使這些設備的磨損加快，導致機器設備壽命的縮短。從短期來看會增加設備的使用成本，而從長遠角度來看則會制約采掘工作的正常運行，導致企業經濟效益下滑。

3.采掘工作面的粉塵防治措施

3.1通風除塵

采掘工作中，不可避免的會有粉塵的產生，而當粉塵積聚到一定濃度時，會有爆炸產生的風險。針對這一問題，我們可以采用合理的通風手段，通過風流，可以有效使將巷道以及工作面積聚的大量粉塵擴散甚至將其帶離礦井，降低巷道中粉塵濃度，從而避免煤塵爆炸事故的發生。一般情況下，掘進工作面的除塵風速為0.4 ～ 0.7m/s（最佳），采煤工作面的除塵風速為1.5 ～2.5 m/s（最佳）。但最高允許風速不得超過 4 m/s，因為需要考慮到采掘工作面通風的要求，同時也要避免粉塵的二次飛揚。

3.2個體防護

針對煤礦工人在長期工作中可能造成的職業病，做好個體防護也是很重要的一個環節。在井下工作的工人，特別是在采掘一線工作的工人，做好個體防護工作尤為重要，工作過程中可以佩戴具有防止粉塵侵害的口罩或者面具，如帶氣閥的化纖濾料自吸式防塵口罩、壓風呼吸器和過濾式送風防塵口罩等。個體防護是粉塵防治措施中最簡單、最直接的手段，也是保護人體不受粉塵侵害的最后一道屏障。大力推廣個體防護對保護井下工人的身心健康，促進礦山行業良好形象的建立具有深遠的意義。

3.3噴霧降塵

要減少井下的粉塵，最根本的途徑還是要從源頭上抑制粉塵的產生，即采取有效的方式對采掘工作面產生的粉塵進行治理。目前已經成熟的方法就是通過噴霧減少采掘工作面設備運行過程中產生的粉塵。主要包括在采掘工作面上的采煤機和掘進機的噴霧降塵技術、轉載點的噴霧降塵技術、自移式液壓支架的噴霧降塵技術等。這些噴霧除塵方法在我國專家學者的不斷努力下，目前已成功運用于我國各大礦山的生產一線。此外隨著科技水平的不斷進步，還發展出了空氣幕隔塵、除塵器除塵等先進除塵方法，大幅度提高了降塵率。

4.結語：

進入21世紀以來，我國在粉塵防治領域取得了巨大的進步，涌現出了一大批新方法、新工藝，有效地抑制了粉塵的產生，提高了煤礦生產的安全性。但與現場的實際需求還存在一定的差距。此外還需要根據不同的塵源選擇不同的綜合除塵方法，定量設計噴霧除塵過程中的各種參數，根據粉塵濃度的實時變化，合理控制噴霧的大小，防止對煤質產生影響。

參考文獻

[1]程衛民，劉 偉，聶 文，等. 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，2010（04）.

[2]張金輝. 煤礦綜采中的粉塵治理策略探析[J].中國設備工程，2018（20）.

[3]韋生敏. 企業粉塵爆炸防治技術與對策[J].化工管理，2019（01）.

作者簡介：賈凡（1998-），男，山西晉城人，本科，研究方向：安全科學與工程。

（作者單位：內蒙古科技大學）