礦井綜合防塵系統技術及其裝備的研究與應用

王寶利　蔡克海

【摘 要】在煤礦生產中，粉塵危害是其中比較嚴重的災害之一，由于當前礦井開采強度和機械化程度的進一步加深，使得礦井中的粉塵產生量也逐漸增多，這就嚴重的影響了生產安全，并且威脅了作業工人的身體健康。因此，如何有效減少粉塵產生，降低礦井中的粉塵濃度，已經成為當前煤礦企業亟待解決的問題。本文針對這一現狀，在了解粉塵危害性的基礎之上，就礦井綜合防塵技術和裝備進行了研究，希望能夠對礦井的生產安全提供一定借鑒。

【關鍵詞】礦井;綜合防塵系統;技術;裝備

引言

現階段，我國社會正處于快速進步的階段，煤炭作為一種重要的能源，能夠為人們的生產生活提供動力，但是煤礦開采的過程中卻存在著很多的不安全因素，嚴重的影響了開采安全和效率。其中，粉塵危害的是十分嚴重的，如果沒有及時進行處理或者處理不當，不僅會污染環境，還可能會直接威脅作業人員的生命健康。所謂的煤礦粉塵就是指在開采煤礦是產生的巖塵和煤塵，而粉塵一旦達到某個臨界點就會發生比較嚴重的事故。因此，為了提高礦井生產的安全性，應該對綜合防塵系統技術和裝備進行論述。

1.煤礦粉塵的危害性

通常情況下，煤礦粉塵所帶來的危害主要表現在以下幾個方面：

一是損害煤礦機械設備。粉塵由于顆粒會比較細小，不容易被清理，長期在機械設備中積累會加速磨損，從而降低設備的使用壽命，并且還有可能引起故障，降低設備的工作效率;二是粉塵爆炸。如果粉塵濃度達到一個臨界點，那么一旦遇到熱源，到達臨界燃點，就會瞬間發生爆炸，粉塵爆炸的威力十分巨大，并伴隨著大量的有害氣體，對于人們的生命產生了嚴重威脅;三是作業工人容易出現塵肺病。如果作業工人長期在粉塵濃度過高的環境下工作，那么就會吸入大量的粉塵，并聚集在肺部，長期積累之后會患上塵肺病，嚴重損害呼吸系統，導致呼吸困難，嚴重者還會危及生命，而當前的醫療條件，并不能夠有效治愈塵肺病。

由此可見，煤礦粉塵所帶的危害是極大的，煤礦企業必須要加強對粉塵的綜合防治工作，采取合理的除塵技術，引入先進的除塵設備，有效降低礦井中的粉塵濃度，保障煤礦生產的安全可靠性。

2.礦井綜合防塵系統技術及其裝備應用分析

2.1智能定位噴霧防塵控制系統

將綜采工作面智能系統應用在礦井中，能夠有效提升防塵工作的效率，系統的工作原理就是利用安裝在采煤機、液壓支架等位置的無線檢測傳感器，對井下的粉塵濃度進行實時監測，然后根據煤礦開采設備的位置變化來合理選擇數道噴霧的自動順序，還可以根據實際情況的需要來增加噴霧的時間，延時功能能夠根據機組先進的具體速度和需要噴霧量的實際數量來進行自動的調整，使得噴霧的開啟和關閉時機更加科學合理，這一系統實現了對粉塵的跟蹤式消除，能夠非常有效控制采掘區的粉塵濃度，從而讓井下作業變得更加安全。

2.2礦井大功率除塵風機

在實際的井下作業過程中，經常會出現通風效果不良的情況，而如果無法通風，那么也將會增加粉塵濃度，造成粉塵危害。現階段，可以使用大功率除塵風機，能夠有效改善作業區域空氣的流動，然后讓粉塵比較快速的被排出。在礦井作業的過程中，大功率除塵機能夠依靠綜掘機的負壓風筒的口進入氣液分離箱，同時還能夠依靠其中的水霧來將粉塵加濕，從而形成水包塵的形態，最后將其送達到絲網除霧器中進行分離，將粉塵進行有效收集。在實際的測驗過程中，發現大功率除塵風機的除塵有效率能夠達到97%，對于一些可以吸入性的較小顆粒粉塵也能夠做到消除90%，實現了對礦井綜合除塵的目標，降低了粉塵的濃度。

2.3井下噴漿除塵技術

相比于其他的技術來說，井下噴漿的技術原理較為簡單，主要是依托空氣壓縮作為動力，再將水泥和沙粒以科學的比例進行混合，然后通過高速噴射管將混合物噴灑在巷道的表面，等到逐漸凝結之后，會形成一層硬化的保護層。在掘進工作面開展的錨噴作業過程中，經常會出現大量的粉塵，有時最高濃度能夠到達600mg/m³，遠遠地超出了國家的標準。因此，必須要使用井下噴漿除塵技術。傳統的噴漿除塵主要是使用防塵罩、增加水射流除塵風機，但是由于技術比較落后，導致除塵的效果并不不能夠滿足礦井的需求。現如今，引入噴漿除塵技術之后，可以使用功率更大的機械式除塵風機，吸風量能夠高達300m³/min，并且同時使用三通除塵風筒，能夠實現上料區域與噴漿作業區域同時進行除塵工作，這大幅度的提升了礦井的除塵效果。

2.4風水高壓遠程放炮自動噴霧技術

在井下炮掘工作面中，防塵通常具有持續時間短，粉塵產生速度非常快，并且濃度非常高等特征，因而在選用除塵技術時必須要進行綜合考慮。在眾多的技術當中，槍口式噴霧裝置則是應用比較廣泛的，并且除塵效果較好的一種，主要是通過聲控風水聯動組合模式，再結合掘進工作面的供水、供風管路，最終在噴霧槍管中進行匯合噴射，噴射過程中還可以結合實際情況來調整方向。在開展炮掘工作時，傳感器需要接受放炮所釋放出來的沖擊波，然后再將其轉換為信息傳送到主機，然后主機再開啟閥門，從而實現遠程自動噴霧。通過實際驗證表明，噴霧最遠能到30米，這一步驟能夠消除粉塵，有效率能夠達到90%左右。

2.5混合式煤層注水技術

使用合理的處理技術能夠有效解決礦井高地低壓孔隙率煤層中出現的注水困難情況，需要在分析原巖應力分布規律和煤層的特點基礎之上，還需要對影響注水的各項因素進行綜合考量，主要是需要對現場的煤樣進行采集，然后在實驗室中進行科學分析，從而能夠分析出煤層注水濕潤煤體的具體情況。在此基礎之上，還需要對注水方式、設備和工藝參數等等進行進一步的合理優化。

2.6礦井粉塵實時在線監測系統

為了能夠對井下粉塵濃度進行實時監測，還可以建立在線監測系統，主要是通過建立在J2EE 規范基礎上，然后使用瀏覽器/服務器（B/S）結構來實現對粉塵濃度的監測。在線監測系統需要使用MVC開發模式，而客戶端用戶界面則使用DIV+CSS技術，客戶端與服務端之間的通信使用Ajax技術。應用在線監測系統之后，能夠提高響應速度，實現對粉塵濃度的監測，一旦出現問題，則會及時預警，讓相關人員做出科學預案，減少事故的發生。

3.結論

綜上所述，礦井粉塵不僅會影響作業效率，并且會對作業人員和環境產生極大的威脅，如今大多數礦井都已經采取了相應的除塵措施，但是仍然不能夠滿足生產需求。隨著當前科學技術的不斷發展，煤礦企業應該綜合考慮，結合礦井作業的實際情況來選擇綜合防塵技術和設備，最終確定一個更為合理的方案，進一步提高作業效率，并且減少礦井事故和職業危害。

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（作者單位：陜西華彬煤業股份有限公司下溝煤礦）