煤礦粉塵危害及綜合防塵技術探討

宋永剛，豆小勤

(山西煤炭運銷集團 大通煤業有限公司，山西 晉城 048403)

煤礦粉塵治理是事關職工生命健康和礦井安全生產的基礎工作，粉塵防治技術是亟待解決的技術難題。在煤礦各個生產環節，都會產生大量粉塵。煤礦粉塵有很大的危害性，不但危害生命健康，引起塵肺病，還可能引起燃燒和爆炸等惡性事故，造成設備損壞、人員傷亡。因此必須強化煤礦粉塵防治工作，采取綜合防治技術措施，預防、控制粉塵危害和事故，創造良好的作業環境。

1 煤礦粉塵產生及危害

1.1 煤礦粉塵

在煤礦生產過程中，伴隨著煤和巖石破碎產生和形成的煤粒、巖粒和其他固體物質的微小顆粒稱為煤礦粉塵。粉塵有浮塵 、落塵兩種存在狀態，二者可以相互轉換。煤礦粉塵一般指的就是在空氣中能較長時間處于懸浮狀態下的浮塵[1-2]。

粉塵按成分可分為巖塵、煤塵和水泥塵等。煤塵粒徑為0.75～1 mm，巖塵粒徑為10～45 μm[1-2]。

1.2 煤礦粉塵的產生及分布

煤礦生產作業的各個環節都能產生粉塵，如鉆探、爆破、截割、支護、裝載、落煤、運輸、提升及設施構筑等。主要是在采掘、噴漿、運輸、裝載等作業場所產生。其中采掘工作面產塵最多，約占70%～80%；其次是運輸裝載系統，約占10%～15%；噴漿作業點約占5%～10%；其他作業點約占2%～5%[2]。

1.3 粉塵危害

粉塵的危害性主要有四個方面:①煤塵的燃燒性和爆炸性。煤塵爆炸會產生高溫高壓，還會產生大量CO和其他有毒有害氣體,造成人員傷亡、設備損壞，嚴重的能毀壞整個礦井，損失慘烈。②對人體健康危害嚴重。粉塵能污染工作場所，危害職工生命健康，引起塵肺病，病情嚴重時會致殘、喪失勞動能力，甚至死亡。③降低作業場所能見度，工傷事故增多。④加速設備轉動部件磨損，降低設備(特別是精密儀器)工作精度和壽命[1-2]。

2 煤礦綜合防塵技術及措施

不同的煤塵防治技術具有不同的降塵除塵效果。要達到國家和行業標準，必須采取綜合防塵技術及措施。根據我國煤礦多年積累的豐富經驗，煤礦綜合防塵技術措施包括通風除塵、濕式除塵、密閉抽塵、凈化風流、個體防護等[2]。

2.1 通風除塵

通風除塵就是利用礦井通風系統，稀釋和排出礦井空氣中的粉塵，防止粉塵過量積聚、濃度超限。搞好通風工作，是取得良好防塵效果的重要環節。

掘進面通風除塵方法及措施：①最常用的是利用局部通風機通風方法，該通風方法有壓入式、抽出式、混合式三種，一般采用混合式；②控制含塵氣流向外擴散技術，如附壁風筒、高壓風屏蔽；③長壓短抽除塵系統與掘進機、除塵器配套綜合降塵；④采取導風措施，可設置風障或使用空氣流動式噴水器導風，隔離粉塵[1-3]。

綜采面通風除塵方法及措施：①選擇最佳通風參數(最佳排塵風速為1.5～4 m/s)，保證通風排塵效果；②改變工作面通風系統或風流方向(W型和E型通風系統最佳，采用順煤流方向通風即下行通風能極大減少工作面粉塵濃度)；③安設簡易通風設施，減少漏風、保證風量供給，主要有設置采空區風簾、人行道風簾、采煤機隔塵簾幕等方法[1-4]。

2.2 濕式除塵

濕式除塵是用水(或其他液體)接觸懸浮于空氣中的塵粒而捕捉粉塵，目前在礦井綜合防塵技術中應用較為廣泛，具有設備簡便、容易操作、除塵效果好等優點，但也會使工作場所濕度增加，影響工作環境和原煤質量。濕式除塵技術目前主要是濕式鑿巖、鉆眼，并輔以噴霧降塵、灑水降塵、煤層注水、水炮泥等防塵技術措施[2]。

2.2.1 濕式鑿巖、鉆眼

濕式鑿巖、鉆眼技術就是鑿巖機(或煤電鉆、錨桿機、鉆車等)在鑿巖、打鉆時，送入壓力水到鉆孔底部，濕潤、沖洗和排出鉆頭旋轉產生的粉塵。該技術能有效降低產塵量，降塵率能達到約90%[1]。

2.2.2 噴霧降塵

噴霧降塵是水流在噴霧器(又稱噴嘴)的旋轉、沖擊作用下霧化成微細水滴噴射。目前常用的噴霧降塵技術有：①采掘機組噴霧，主要有內外噴霧降塵、徑向霧屏降塵、高壓噴霧負壓降塵以及含塵氣流控制降塵等；②轉載點噴霧降塵，即在轉載點設置防塵罩，在罩內安設噴嘴噴射，凈化落煤點浮塵；③架間噴霧，即在支架的前探梁、架間前后、放煤口安裝噴嘴，實現升、降、移架時同步噴霧降塵[4-7]。

2.2.3 灑水降塵

灑水降塵是用水濕潤沉積煤塵，使煤塵凝結成較大顆粒能附著在煤巖表面，保證裝運時不易飛起。一般的灑水降塵(低壓)效果差、耗水量大，目前出現了高壓灑水(水壓大于9 810 kPa)的新工藝，使灑水降塵措施更加完善[2]。

2.2.4 水炮泥

水炮泥是在炮眼內塞入替代部分炮泥的裝水塑料袋，爆破時水氣化與粉塵凝結達到降塵效果，能使粉塵濃度降低20%～50%[1]。

2.2.5 煤層注水

煤層注水就是在注水系統作用下，將壓力水注入鉆孔，預先濕潤煤體中的原生煤塵，同時使整個煤體被水包圍，從而起到減塵、抑塵作用。煤層注水對減塵積極有效，具有連續的防塵作用，目前國內外廣泛采用長孔注水方式[2]。

2.3 凈化風流

凈化風流就是在工作面或巷道內安裝捕塵設施構筑降塵屏障，使含塵空氣(風流)得到凈化。目前常用凈化水幕、捕塵網和濕式除塵裝置。①凈化水幕。利用安裝在巷道、工作面頂幫的多個噴嘴射出的水流形成全斷面水幕起到凈化進風風流和降低回風風流粉塵濃度的效果。目前凈化水幕有微孔噴霧、噴嘴噴霧、細水噴霧、風水聯動噴霧等具體形式，有手動式、光電式、觸控式、機械傳動式等各種控制方式。水幕降塵率能達到70%～95%[2]。②捕塵網。即在巷道內安設能通過風流同時還能捕集粉塵的網，它一般和水幕、噴霧配合使用[8-9]。③濕式除塵裝置(集塵器或捕塵器)。該裝置是通過塵粒與液滴碰撞進行除塵。目前我國有SCF系列除塵風機、KGC系列掘進機除塵器、TC系列掘進機除塵器、MAD系列風流凈化器等濕式除塵器[2]。

2.4 密閉抽塵(干式捕塵)

密閉抽塵就是用捕塵罩將局部產塵點封閉，將含塵空氣通過管路抽到集塵器或除塵器內過濾、收集、凈化再排出。適用于缺水或不能用水需要密閉塵源的情況，常用孔口捕塵、孔底捕塵兩種方式。這種干式捕塵方法工作場所無水霧，空氣干燥，壓風消耗量大[2]。

2.5 個體防護

個體防護是指佩戴防塵用具過濾、凈化含塵空氣，從而能呼吸到清潔空氣。個體防塵用具主要有防塵面罩、防塵帽、防塵口罩、防塵呼吸器等。隨著科學技術的進步，現在已研制出自吸過濾式防塵口罩、動力送風過濾式防塵面具(送風口罩、氣流安全帽)、壓風呼吸器等先進防護用具[2]。

3 綜合防塵技術發展趨勢

隨著煤礦機械化、自動化、信息化、智能化的推進和發展，粉塵防治技術也應適應時代進步，從以下幾個方面加大研發力度：①優化采掘機組截割機構參數及工作參數，重視采掘機組截割產塵環節，合理地選取結構及工作參數；②優化設計采掘面噴霧、水幕系統，重點是噴嘴霧化方式、噴霧壓力、噴嘴布置、自動噴霧系統等改進和設計，實現高效、智能噴霧降塵；③研究采掘工作面綜合降塵除塵工藝及設備配套技術，主要有新式除塵器(大風量、高壓噴霧)、除塵設備連接與移動、通風除塵設備、采掘機組含塵氣流控制及凈化裝置、采煤機隔塵空氣幕、抽塵式滾筒、采煤機微型旋流集塵器、自動移架噴霧降塵等；④學習、利用、推廣國內外先進防塵技術，主要對化學除塵抑塵技術(粉塵潤濕劑、吸塵劑、凝聚劑等)、泡沫劑降塵、超聲霧化除塵、荷電水霧降塵、磁化水防塵等先進技術進行重點研究，降低水資源消耗的同時達到良好的防塵效果，真正實現節能環保；⑤積極研究粉塵監測、預警系統技術及配套設備；⑥注重個體防護新技術、新工藝、新裝備的研發[10-13]。

4 結 語

為了切實保證職工生命健康，保障礦井安全持續發展，煤礦必須高度重視粉塵防治工作。時代的進步和發展給粉塵防治既帶來了機遇與契機，又提出了新的要求和挑戰。我們要充分結合礦井生產實際，完善管理制度和體制，總結現有技術措施，探索具有針對性的綜合防塵技術體系，推進粉塵防治技術的不斷進步，提高粉塵治理效果。