煤礦生產中的防塵技術探討

張潔

（新疆龜茲礦業有限公司，新疆阿克蘇 842000）

0 引言

采煤工作過程中會伴隨著大量煤塵的產生，煤塵對于工作人員的健康會產生非常不利的影響，特別是近年來煤礦的機械化程度不斷提高，煤炭的產出量也在不斷提升，相應的煤塵產生量也在逐漸增加。這樣就造成工作人員長時間處在惡劣的環境當中，不但對生產效率的提升極為不利，而且容易造成職工呼吸系統的疾病。同時大量的煤塵也會造成安全事故，增加機械設備的磨損程度，比如：發生煤塵爆炸事故、設備損壞事故等。因此便要求應用有效的防塵技術手段，通過技術層面處理或降低煤塵的影響和危害。

1 礦塵來源

礦井粉塵指的是煤礦生產當中所形成的一些礦物細微顆粒總稱。煤礦生產過程中礦塵危害是非常嚴重的，不但會對井下施工環境造成影響，還會對危害施工人員的健康，并且容易誘發煤塵爆炸事故，給礦井造成嚴重的人員傷亡。因為煤層自身會受到礦山壓力的影響與地質結構作用影響，煤層與圍巖裂隙當中會出現一些原生礦塵。煤礦在生產過程中，例如進行采掘與運輸期間，對煤巖體展開切割及破碎而造成的次生礦塵，屬于最主要的礦塵來源。

1.1 煤礦采煤工作面產塵問題

采煤工作面中的主要產塵環節包含采煤機的落煤、裝煤及刮板輸送機運煤，液壓支架的移動，煤炭的二次轉運，人工攉煤以及爆破工作。其產塵的機理通常能夠分成拋落與摩擦兩類。摩擦所造成大顆粒粉塵是非常多的，拋落造成呼吸性粉塵是非常多的。就采煤機的割煤與其余環節比較來說，摩擦屬于主要的產塵來源，所造成呼吸性粉塵是很多的，因此，為了控制礦塵產量，必須時常對截齒進行更換，采用合適的截齒，保證截齒的尖銳性，在截割期間控制粉塵的產生量。

利用同步交流發電機仿真模型進行旋轉整流器開路故障仿真，可以簡單、有效地獲取同步交流發電機三相輸出電壓信號的仿真結果，從而進一步對旋轉整流器故障進行深入分析[13]。仿真結果顯示：當旋轉整流器正常工作時，同步交流發電機三相輸出電壓信號符合參數設定；當旋轉整流器出現單管開路故障時，三相輸出電壓信號出現衰減，其有效值低于設定參數；當旋轉整流器出現雙管開路故障時，三相輸出電壓信號的衰減幅度更大。圖2、圖3和圖4分別為旋轉整流器正常工作、單管開路故障和雙管開路故障3種情況下的三相輸出電壓信號波形。

1.2 掘進工作面產塵問題

掘進工作面產塵環節主要包含機械破煤，裝煤，爆破落煤、煤矸運輸以及巷道噴漿工程。通常來說，掘進工作面中各環節產生的粉塵中含有很多游離的二氧化硅，對人體會造成很大危害，因此操作人員應當加強個人防護工作。據相關統計表明，掘進工作面職工塵肺病的發病率是高于采煤工作面職工的，這就是因為掘進工作面的職工所接觸礦塵含有大量游離的二氧化硅。

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1.3 其余位置產塵

巷道維修錨噴施工區域、煤炭裝卸區域也屬于產塵較高的地區，特別是煤炭裝卸位置的瞬時性礦塵濃度，在有些時間段甚至可以到達煤塵的爆炸極限濃度，極其危險，必須加強對其的重視。

2 礦塵危害分析

這便要求煤礦企業嚴格按照我國相關的標準要求以及法律法規健全防塵管理職能機構，在技術層面和管理層面開展有效的防塵管理工作，對井下防塵設施的設置、使用及職工個體防護進行指導和檢查，并對防塵效果進行評估。礦井應設置專業或兼職的防塵管理、技術人員負責防塵工作，不斷提升防塵管理隊伍的管理水平和專業水平，確保礦井的防塵工作能夠保質保量的完成。

3 防塵工程的組織、監督和管理

3.1 健全防塵管理職能機構，提高礦井防塵管理水平

礦塵屬于有害物質，其危害主要體現在幾個方面。（1）煤塵滿足一定條件，會出現煤塵爆炸問題，會使礦井遭受嚴重影響，甚至會對礦井造成毀滅性破壞，導致嚴重的礦工傷亡事故。（2）礦塵環境污染，導致生產現場的能見度降低，造成職工的勞動效率與操作安全性大大降低。（3）導致多種職業病。由于礦工長時間處于礦塵濃度很高的作業環境中，肺部會吸入很多礦塵，輕者可能導致呼吸道炎癥，重者能夠造成塵肺病，對人體健康與壽命會造成很大的影響。根據相關調查，煤炭行業職工目前可疑性塵肺病為二十萬人左右，所以加強煤礦防塵工作，對煤礦企業的安全發展是起到重要作用的。

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3.2 完善防塵管理機制

（1）煤層注水降塵。此種手段主要依靠在煤層中施工注水鉆孔，借助水壓將水分擠壓至沒有開采的煤層之中，水分順著煤層孔隙逐漸擴散，類似于毛細血管的作用，逐漸滲透至煤層內部，使煤體濕潤，減少采煤期間煤塵的產生。其中選用煤層注水方法時，應當考慮礦井地質條件以及采煤的方法。例如：煤層的厚度與傾角，是否存在斷層與斷層的方向，巖石特性，采煤方法，工作面的推進程度等。注水方法包含長鉆孔注水，短鉆孔注水以及深孔注水。（2）炮采防塵。濕式打眼與水炮泥相結合能夠起到很好的防塵效果。（3）綜采防塵技術。綜合機械化的采煤工作面會產生大量粉塵，且粉塵的濃度很高。相關檢測表明，采煤工作面所形成的粉塵大約80%是采煤設備導致，其防塵技術主要包含幾種。1）噴霧降塵。在采煤機滾筒螺旋葉片之上安裝噴霧來降塵，保證采煤機內噴霧與外噴霧的完好，同時根據噴霧效果可在采煤機外部設置水管，在機身或搖臂不同位置增加噴霧。這當中最關鍵是噴霧泵與噴嘴，確保噴霧泵的壓力及噴嘴的完好是保證霧化效果關鍵。且采煤機內噴霧的效果是優于外噴霧的，其降塵率超過50%，內外噴霧相結合的降塵率能夠達到80%。除此之外，支架噴霧對采煤工作面的降塵也起到了不小的作用，因為在采煤工作面液壓支架移動、降架時會產生很多粉塵，在液壓支架上裝設噴霧系統，保證降架移架期間能夠進行噴霧降塵，能夠有效的降低支架移動時產生的粉塵。2）濕潤劑降塵技術。煤炭普遍存在疏水的特性，且水的表面張力較大，因此在水中添加防塵劑之后能夠減少水表面的張力，能夠有效增強水的濕潤作用，增強防塵效果。相應實驗表明，在煤層注水的時候添加濕潤劑能夠有效提高濕潤的效果，進而增強降塵成效。

4 綜合防塵技術

4.1 采煤工作面防塵技術

要把防塵管理工作列入煤礦安全管理考核范圍中，制定可行的防塵管理目標，保證相關防塵工作的落實，增強防塵工作的科學性及防塵效果。煤礦企業的各個單位都應當加強配合來促進防塵工作的開展，實行合理的獎懲機制，增強防塵工作的主動性與積極性，確保防塵工作的落實。

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4.2 掘進工作面防塵技術

（1）通風降塵。科學的通風系統、合理的風量與風速可以有效稀釋礦井粉塵，因此，礦井通風工作屬于礦井防塵的關鍵，可以將浮游的粉塵快速帶離。相關資料證明，濕式作業沒有通風的工作面，其粉塵濃度可以達到6.8mg/m，而通風條件下能夠降低至0.42mg/m，這說明有效的通風可以起到很好的防塵效果，通風屬于降低粉塵濃度的關鍵措施。因此很多礦井都會適當的提高風量和風速，這對于減少粉塵起到了關鍵性的作用。且可否成功帶走粉塵的關鍵因素在于風速的大小，風速過小或過大對排塵工作都會造成影響，風速過小會造成粉塵停留在工作面導致粉塵濃度升高，風速過大會吹起沉積的粉塵形成二次揚塵，同樣會使得工作面的粉塵濃度升高。相關研究表明，最好的排塵風速約為2m/s。（2）濕式作業降塵。濕式作業一般是在進行爆破作業打眼時，依靠水對鉆眼粉塵進行濕潤，使之變為水粉漿從炮眼中流出，除了極少微細粉塵無法濕潤排出以外，大部分的粉塵和水會混合成為水粉漿，不會飛揚于工作面空氣之中。所以，巷道炮掘施工中將炮眼中的塵粉變成水粉漿從炮眼中流出，降塵成效是非常好的。使用綜掘機進行巷道掘進時，在截割頭上設置噴霧進行降塵，保證綜掘機內外噴霧的壓力及噴嘴的完好，降塵效果也是非常明顯的。（3）噴霧灑水降塵。1）煤炭生產和運輸期間會導致大量粉塵的產生和飛揚，因此在采掘工作面煤炭運輸巷道中設置一定數量的覆蓋全斷面的噴霧裝置和防塵網，通過噴霧灑水能夠起到明顯的降塵作用。此類降塵的原理較為簡單，通過噴霧裝置的噴嘴將水噴灑成霧狀，使粉塵被水霧捕獲，將粉塵濕潤，粉塵一部分吸附于防塵網上停止運動，一部分由于慣性逐漸沉落在巷道底板上，使粉塵不至于隨風飄揚，以此達到降塵的目的。2）爆破后的噴霧灑水。在爆破之后馬上進行噴霧灑水，既能夠有效減少爆破之后形成的粉塵，并且能夠減少有害氣體。3）裝煤巖渣期間噴霧灑水。在對煤巖渣進行裝車的時候，因為裝煤巖機鏟斗和巖渣互相摩擦碰撞，會產生大量的飄浮粉塵。裝煤巖渣噴霧灑水就是在裝煤巖設備一側安設可以開閉噴霧的控制閥，其中控制閥的前端用水管連接鏟斗噴霧器，后端連通水量調控調節閥。在進行裝運之時，開啟控制閥，水路連通，鏟斗中噴霧器就會噴霧，以此達到裝渣期間的降塵工作。

4.3 個體防護措施

除了上述的防塵措施外，職工個體的防塵措施同樣非常關鍵，比如給職工配發合格防塵口罩，定期免費為職工更換防塵濾棉，能夠有效減少職工的粉塵吸入量。特別是在采掘工作面生產期間，要求每一名職工必須正確佩戴防塵口罩，加強個體防護，降低職工塵肺病的發病率。

5 結語

總的來說，加強井下工作面防塵對礦井穩定發展起到關鍵性作用，不但可以為礦井提供一個優良工作環境，而且可以降低井下工人患塵肺病的概率，提升職員生活質量，且使礦井收獲較高的社會經濟效益，另外還可以減少煤礦瓦斯以及煤塵問題，保證礦井生產安全性。