淺談煤礦采掘輸煤除塵技術(shù)問題及方案的優(yōu)化

劉曉峰

(山西省陽泉煤業(yè)集團創(chuàng)日泊里煤業(yè)有限公司，山西 晉中 032700)

引 言

21世紀以來，空氣問題始終是影響國民身體健康的重要因素，而煤炭采掘和輸煤過程中所產(chǎn)生的粉塵也是影響空氣質(zhì)量的主要元兇。在煤炭采掘現(xiàn)場，往往通過簡單的注水來降低粉塵空氣中的粉塵，或者通過改進采掘設備來使空氣達到國家規(guī)定的空氣含塵指標。在運輸煤炭的時候，會通過改造運輸煤的皮帶來實現(xiàn)除塵。而煤炭采掘現(xiàn)場的粉塵均是可燃成分，降塵既是為了提高煤炭資源的開采率和開采質(zhì)量，減少資源浪費的現(xiàn)象，同時除塵降塵也減少了安全隱患，保障了采掘現(xiàn)場的安全工作，從而有效地改善了空氣環(huán)境，提高煤礦開采的效率，保障了煤礦采掘現(xiàn)場的安全開采。

1 煤炭粉塵危害以及除塵技術(shù)問題

1.1 煤炭粉塵危害

煤炭粉塵主要是由煤炭采掘現(xiàn)場、輸送階段、篩選過程以及對煤層巖石粉碎所產(chǎn)生，如果煤礦工人長期處在粉塵下工作，則會導致塵肺病的發(fā)生，從而對患者的健康、家庭帶來沉重的災難。塵肺病是影響人們生活最嚴重的疾病，也是現(xiàn)在醫(yī)療水平不能治愈的絕癥，而且，塵肺病的潛伏期長，一旦發(fā)病，已達到嚴重的地步，由粉塵并摧毀的家庭不計其數(shù)。而煤炭采掘現(xiàn)場，粉塵濃度的高低直接影響著礦工的身體健康狀態(tài)，甚至對周邊居民也有所影響。而當空氣中粉塵的濃度達到一定極值時，一旦遇到明火或熱源就會發(fā)生爆炸，其危害范圍廣闊，所產(chǎn)生的溫度和大量的有害氣體直接威脅到工人的生命安全，因此，要確保降塵設備的正常運轉(zhuǎn)，對煤礦施工現(xiàn)場所產(chǎn)生的粉塵進行嚴格控制。

1.2 煤礦采掘、輸煤除塵管理不善

中小煤礦企業(yè)管理者忽視對采掘和輸煤過程中所產(chǎn)生的粉塵，也沒有按照國家相關(guān)規(guī)定安排專業(yè)除塵設備以及對施工環(huán)境現(xiàn)場進行粉塵檢測，或者在除塵設備管理過程中，隨便安排人員進行除塵操作，沒有專業(yè)的除塵降塵知識和操作除塵設備的能力，一旦遇到緊急情況，沒有任何能力去處理。在大多數(shù)煤礦產(chǎn)業(yè)中，輸煤管理上存在嚴重紕漏，沒有嚴格的規(guī)章制度和輸煤的操作標準，從而導致煤礦現(xiàn)場充斥著大量的粉塵，對整個施工現(xiàn)場形成較大的危害。煤礦企業(yè)應兼顧經(jīng)濟效益和社會效益，并且要注重周邊空氣環(huán)境的質(zhì)量檢測工作和員工的身體健康狀況，把握好煤礦產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。

1.3 煤礦采掘和輸煤除塵技術(shù)不足

改革開放之初，我國大力發(fā)展經(jīng)濟，卻忽略了對環(huán)境的保護。但近些年，空氣質(zhì)量的下降引起人們的注意，國家也出臺了多項治理空氣環(huán)境的措施，而在煤炭開采方面，對除塵設備和現(xiàn)場濃度有了明確的規(guī)定，并對技術(shù)進行了嚴格要求。但前期，由于我國煤炭除塵起步較晚，缺乏相關(guān)的煤礦除塵經(jīng)驗。投入的除塵設備大多除塵效果差，設備體積大、阻力強。煤礦粉塵防治工作往往以向煤層注水來達到降塵的效果。再者，礦井內(nèi)部的通風系統(tǒng)沒有得到較好的完善，容易讓礦井內(nèi)堆積粉塵和有毒氣體，一旦工人在井下工作時間過長，就有可能因吸入這些粉塵和有毒氣體出現(xiàn)暈厥甚至危害生命，而且，當粉塵累積到一定程度時也會對采掘設備產(chǎn)生一定的磨損，從而導致生產(chǎn)損耗成本增加。輸煤階段，由于注水降塵的效果不明顯，不僅對除塵未起作用，反而會造成大量的水資源浪費。而采用靜電除塵，雖然達到了最佳的除塵效果，但設備的投入費用和維護費用較高。除此之外，其他的除塵設備，均存在除塵效率低，粉塵泄露等問題，均未達到除塵標準。

2 煤礦掘進工作面除塵系統(tǒng)的優(yōu)化

2.1 泡沫除塵技術(shù)

在傳統(tǒng)煤礦除塵過程中，由于掘進機自帶的外噴設備水壓小、水質(zhì)差，對除塵降塵的效果不是很明顯，于是就將泡沫除塵技術(shù)加入到外噴設備上，結(jié)合雙方的優(yōu)勢開展掘進除塵工作。具體的來講，將泡沫除塵技術(shù)和噴射裝置相結(jié)合，裝置在外噴設備的位置上，并有實操員通過手持操作向外噴射泡沫，然后借助掘進機履帶的方向，通過風水管接入發(fā)泡裝置，以此來實現(xiàn)掘進機泡沫除塵，見圖1。

圖1 泡沫除塵裝置安裝結(jié)構(gòu)示意圖

將泡沫除塵裝置安裝完畢后，并將發(fā)泡劑加入到裝置內(nèi)，通過將參數(shù)調(diào)節(jié)到一定數(shù)值，展開數(shù)據(jù)測驗。掘進機在正常的工作狀態(tài)下，通過對煤石的破碎切割，然后借助專業(yè)的測量儀進行讀數(shù)，并做好現(xiàn)場的數(shù)據(jù)測定記錄。通過對泡沫裝置使用前后進行對比，可以明顯的發(fā)現(xiàn)空氣中粉塵濃度的差異。例如，在泡沫裝置使用之前對礦井內(nèi)粉塵濃度的測量數(shù)據(jù)為665.34 mg/m3，而使用過后粉塵的濃度降到了224 mg/m3，由此可見，泡沫除塵的效率達到了65.9%左右[1]。

由上述的實驗結(jié)果可以看到，使用泡沫除塵設備之后巨，掘進過程中產(chǎn)生的粉塵濃度有所降低。而在未開始應用設備之前，相關(guān)操作員必須在佩戴專用設備下才能開展正常作業(yè)，而應用泡沫設備之后，工作井道的清晰度大幅度提升，這不僅提升了操作技術(shù)員的安全系數(shù)，也大幅度提高了掘進工程的效率。

2.2 氣水聯(lián)動噴霧裝置

煤礦掘進工程中，原噴霧裝置的使用無法實現(xiàn)對整個斷面的覆蓋，而且，由于巷道粉塵和水質(zhì)的原因容易造成噴霧裝置出現(xiàn)堵塞的狀況，這不僅提高了煤礦掘進的成本，而且還加大了噴霧設備的工作量。為了解決上述噴霧裝置的問題，通過使用凈化水幕來優(yōu)化氣水聯(lián)動噴霧設備。具體的使用方式如下：通過將四寸、兩寸、一寸等短管和錨桿螺母鏈接起來。然后通過高壓噴出水霧，而在安裝頂板錨桿上，要與捕塵網(wǎng)保持在5 cm范圍內(nèi)。通過現(xiàn)場的試驗發(fā)現(xiàn)，整個噴霧的噴射半徑實現(xiàn)在1.5 m，要確保水幕覆蓋整個斷面[2]，見圖2。

圖2 凈化水幕氣水聯(lián)動噴霧結(jié)構(gòu)示意圖

等到所有的裝置都裝備完后，就要保持各管路之間的聯(lián)系，并保持風管和水管的截止閥保持開啟的裝填。然后通過氣水聯(lián)動噴霧裝置所噴射出的霧化程度，來對風、水的出水量進行調(diào)節(jié)，從而保持整個試驗階段的結(jié)果準確。

而通過真實的試驗數(shù)據(jù)可知，在對全網(wǎng)進行評測的過程中發(fā)現(xiàn)，在使用水霧之前空氣中粉塵的濃度保持在410 mg/m3，而使用過后，整體的濃度降到了300.56 mg/m3。使用前后的除塵效率大約提高了17%左右。

在上述的試驗結(jié)果中可以看到，氣水聯(lián)動噴霧設備在煤礦開采掘進的工作中所達到的除塵效果要明顯高于之前的噴霧設備。從技術(shù)難題上，解決了之前噴霧裝置不出水、除塵效率低的問題，并且實現(xiàn)了對整個緞面的覆蓋。氣水聯(lián)動噴霧裝置優(yōu)化程度高，投入成本低，而且設備的堅固程度和耐用程度得到大幅度提升，在后期的安裝維護的過程中也極為方便。而該設備的使用促進掘進工程的開采進度，解決了原有噴霧堵塞等問題。

3 結(jié)語

煤炭是我國工業(yè)發(fā)展中重要的資源，但其掘進和輸煤階段所產(chǎn)生的粉塵對環(huán)境和人體健康帶來重大的危害，甚至會引發(fā)火災、爆炸等安全事故。為了提高開采的效率，保障工人的身體健康，同時提高開采的質(zhì)量，對除塵進行了進一步優(yōu)化，在節(jié)省成本的基礎上，提高了煤礦產(chǎn)業(yè)的除塵效率，滿足了掘進工程施工過程中降塵要求，為井下工作人員提供較為優(yōu)質(zhì)的工作環(huán)境，以此大幅度提升煤礦掘進的效率，促進煤礦產(chǎn)業(yè)在掘進和輸煤的健康運轉(zhuǎn)。