文/張書國

隨著《職業(yè)危害防治法》的實施，煤礦的粉塵防治工作被提到了前所未有的高度。但是，由于粉塵危害的長期性和隱蔽性，造成一些煤礦對粉塵的危害認識不足，加之全國各地的防治水平發(fā)展不平衡，長期以來，我國對煤礦粉塵危害的治理仍不容樂觀。大多數(shù)煤礦井下作業(yè)場所的粉塵濃度遠未達到國家衛(wèi)生標準。即使一些生產(chǎn)條件好的煤礦，其綜采、綜掘工作面的粉塵濃度仍較高，塵肺病的發(fā)病率仍在逐年上升，煤塵爆炸事故仍有發(fā)生，與世界主要產(chǎn)煤國家相比，存在著明顯的差距。

從泡沫抑塵技術(shù)的原理及在邢臺礦綜掘工作面的實際應(yīng)用情況看，泡沫抑塵技術(shù)是一種推廣前景廣闊的粉塵防治新技術(shù)，對減少礦井職業(yè)危害，創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境具有重要作用。

一、泡沫抑塵技術(shù)的原理

泡沫抑塵是采用封閉孔隙的泡沫體覆蓋塵源，使得剛產(chǎn)生的粉塵迅速得到濕潤和沉積，其抑塵過程是利用表面活性物與水混合后，用發(fā)泡裝置射向塵源。

泡沫之所以能捕集到粉塵，主要是靠慣性碰撞、截留、擴散、黏附、重力沉降等多種機理綜合作用的結(jié)果。對于大顆粒粉塵在低速條件下，截留和重力起主要作用，而對于微細粉塵，擴散、靜電力等因素起主要作用。由于生成的泡沫體積很大，能大大增加塵粒與泡沫表面的相互作用幾率，延長相互作用的過程，由此不僅易于隔絕塵源，而且易于潤濕最小的粉塵粒。

1.慣性碰撞效應(yīng)

建立模型是假設(shè)塵粒沒有質(zhì)量，只有體積，而在慣性碰撞時正好相反。因此在慣性碰撞中，假設(shè)有質(zhì)量為mp的粒子沿流線運動繞流時，由于慣性作用而偏離流線，與泡沫相撞而被捕集。

2.截留效應(yīng)

截留機理認為，粒子有大小而無質(zhì)量或粒徑小于5μm時，不同大小的粒子都跟著氣體的流線而流動。當流動的氣體對著泡沫流動時，氣流將在泡沫的上游折轉(zhuǎn)而繞泡沫流過。如果在某一流線上的粒子中心正好能接觸到泡沫，則該粒子被截留。

3.擴散效應(yīng)

微細塵粒在氣流中受到熱運動的氣體分子撞擊后，并不均衡地跟隨流線，而是在氣體中作布朗運動。由于這種不規(guī)則的熱運動，在緊靠泡沫附近，微細塵粒可能與泡沫相碰撞而被捕集，稱為擴散效應(yīng)。隨著粉塵顆粒減小，流速減慢，溫度增加，塵粒的熱運動加速，從而與泡沫的碰撞概率也就增加，擴散效應(yīng)增強。

4.黏附效應(yīng)

泡沫外表面具有黏附粉塵的功能，當具有一定速度的泡沫向粉塵運動，粉塵經(jīng)過碰撞、截留和擴散等一系列作用后到達泡沫表面，被泡沫所黏附。

二、泡沫抑塵技術(shù)在邢臺礦的實際應(yīng)用

泡沫抑塵技術(shù)先后在邢臺礦7905工作面溜子道、7111工作面運料巷和7620軌道上山等地點進行了試驗應(yīng)用。以具有代表性的7905工作面為例，該面位于邢臺礦西南部，設(shè)計為走向長壁綜采工作面，走向長度670m，煤層厚度6.2m，采用分層開采，上分層巷道為矩形斷面，規(guī)格為寬×高=4m×3m，錨網(wǎng)支護，煤層傾角25°，瓦斯絕對涌出量0.8m3/t。

為了證實泡沫抑塵技術(shù)的應(yīng)用效果，對噴霧滅塵、除塵風(fēng)機和泡沫抑塵三種抑（除）塵方式進行了比較試驗，分別測得工作面后方5m處的粉塵濃度。

1.影響泡沫抑塵效果的主要因素

影響泡沫抑塵效果的主要因素有粉塵粒徑和速度，泡沫的濕潤性、黏附性、直徑大小等?？梢酝ㄟ^改進泡沫表面活性劑的特性、增加發(fā)泡倍數(shù)、增大發(fā)泡量等方法來提高泡沫抑塵效率。工作面粉塵濃度除了與掘進機工作參數(shù)和煤巖的性質(zhì)有關(guān)外，還與切割方法、截割煤巖深度、破碎程度、工作面風(fēng)流速度等多種因素有關(guān)，因此，在采用泡沫抑塵的同時可以通過改善其他因素的條件來增加抑塵效率，例如試驗中發(fā)現(xiàn)應(yīng)用附壁風(fēng)筒改變風(fēng)流速度能有效提高抑塵效果。

2.泡沫抑塵技術(shù)的實際應(yīng)用效果

通過現(xiàn)場試驗，泡沫抑塵技術(shù)可以在掘進工作面煤壁噴上一層泡沫，使掘進機的截割頭始終在泡沫中工作，產(chǎn)生的煤塵在第一時間被泡沫包圍，隨煤流外運，避免煤塵漂浮，進入回風(fēng)流中。試驗結(jié)果表明，采用泡沫抑塵技術(shù)，抑塵效果是噴霧滅塵的13.5倍，是采用除塵風(fēng)機的3.9倍，抑塵效果理想。

現(xiàn)場試驗表明，泡沫抑塵技術(shù)具有操作簡單的特點，只需將泡沫發(fā)生器用磁鐵吸附在掘進機上，接通壓風(fēng)和水即可，使用時按量加入泡沫液，不用外接電源，比除塵風(fēng)機減少了供電負荷，可以在高瓦斯掘進工作面使用，不用再鋪設(shè)除塵風(fēng)筒，更加安全可靠。產(chǎn)生的泡沫無毒無副作用，在隨煤流外運過程中，快速破裂，不會對人體和煤質(zhì)產(chǎn)生任何影響。掘進機司機視線清晰，工作狀況得到很大改善。

通過計算，在正常施工條件下，采用泡沫抑塵每掘進1m煤巷（12m2），需要增加除塵費用約20元，與除塵風(fēng)機的費用基本相當。隨著操作技能不斷熟練，其費用可能有所降低。

泡沫抑塵減少礦井職業(yè)危害，創(chuàng)造良好作業(yè)環(huán)境

三、泡沫抑塵技術(shù)的推廣應(yīng)用前景

目前，我國采掘工作面的粉塵占礦井總產(chǎn)塵量的80%以上，對職工的身心健康造成嚴重危害，超過了國家規(guī)定的衛(wèi)生標準，存在導(dǎo)致塵肺病的重大隱患。

傳統(tǒng)的噴霧降塵，用水量大，工作面非常潮濕，環(huán)境惡化，在降塵的過程中，容易使職工患上風(fēng)濕疾病。除塵風(fēng)機除塵，受到巷道斷面和煤層瓦斯涌出量的限制，不能在第一時間消滅煤塵。

因此煤礦迫切需求一種高效經(jīng)濟的抑塵手段，而泡沫抑塵能夠大大提高機械化采掘工作面的抑塵效率，節(jié)約水源，為采掘工作面創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，提高井下作業(yè)人員的工作效率，同時降低采掘一線職工患職業(yè)病的概率，是一種理想的抑塵方法，能夠有效解決我國煤炭行業(yè)粉塵災(zāi)害嚴重且治理困難的問題，適合在煤炭行業(yè)大范圍推廣。