鞏光峰

(兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧三號(hào)煤礦,山東濟(jì)寧 272100)

關(guān)于普掘作業(yè)綜合防塵措施的探討

鞏光峰

(兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧三號(hào)煤礦,山東濟(jì)寧 272100)

在所有煤礦產(chǎn)業(yè)中,粉塵的防護(hù)是其工作中較為重要的問(wèn)題。其不僅關(guān)系著作業(yè)人員的健康,還可能引起相關(guān)疾病,例如“塵肺”等疾病,而且還關(guān)系著礦井的生產(chǎn)效率問(wèn)題。由于大量的粉塵會(huì)造成爆炸等危險(xiǎn)事故,所以如何有效地開(kāi)展除塵工作是很有必要的。

粉塵 礦井 全自動(dòng)化

1 引言

巷道是粉塵污染最為嚴(yán)重的場(chǎng)所之一，在巷道作業(yè)中，粉塵是較為常見(jiàn)的災(zāi)害。這是由于在掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，巷道的頂端是封閉的盲道，不能在內(nèi)部形成循環(huán)風(fēng)，粉塵在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)擴(kuò)散出去。掘進(jìn)機(jī)在縱向掘進(jìn)過(guò)程中，產(chǎn)塵點(diǎn)是不斷變化的，在掘進(jìn)巷道中降塵、防塵措施一般是需要固定位置的，并不能隨著掘進(jìn)機(jī)的作業(yè)情況而進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的防塵。為了避免粉塵危害帶來(lái)的人身安全以及財(cái)產(chǎn)損失，防塵全自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用，為了改善掘進(jìn)作業(yè)環(huán)境，保護(hù)煤礦工人的人身安全，探討有效的降塵、防塵措施，已成為煤礦業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

2 粉塵的分類

2.1 根據(jù)粉塵狀態(tài)的不同分類

在所有的礦井中，粉塵主要以浮游與沉積兩種狀態(tài)存在。若可以在空氣中長(zhǎng)時(shí)間呈漂浮狀，則該粉塵屬于浮游粉塵；若由于重力作用粉塵會(huì)落在巷道壁或是設(shè)備儀器等地，則該類粉塵屬于沉積粉塵。大量粉塵的浮游與沉積不但會(huì)嚴(yán)重影響作業(yè)人員的身體健康，還會(huì)降低其工作效率。

2.2 根據(jù)粉塵的爆炸性分類

根據(jù)粉塵的有無(wú)爆炸性可以將粉塵分為有爆炸性粉塵、無(wú)爆炸性粉塵、惰性粉塵。其中有爆炸性粉塵指的是當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)在有熱源的前提下，可以達(dá)到自身引爆或者是可以傳播爆炸的粉塵；無(wú)爆炸性粉塵則與有爆炸性粉塵相反，在具有任何引發(fā)爆炸的條件下，依舊不會(huì)引起爆炸的粉塵屬于無(wú)爆炸性粉塵；而惰性粉塵則非但不會(huì)引起爆炸，而且會(huì)在一定程度上阻止爆炸的發(fā)生。

2.3 根據(jù)粉塵的粒徑分類

根據(jù)粉塵粒徑的不同，可以將粉塵分為粗塵、細(xì)塵、微塵、超微塵四種。其中粗塵的直徑大于40μm；細(xì)塵的直徑介于10μm～40μm之間，是在有光線的前提下可以看到，當(dāng)氣流靜止時(shí)可以迅速沉降；微塵的直徑介于0.25μm～10μm，在光學(xué)顯微鏡下可以觀察的到，在靜止氣流中可以以中等速度沉降下來(lái)；而超微塵的直徑小于0.25μm，光學(xué)顯微鏡無(wú)法觀測(cè)到超微塵，只有通過(guò)電子顯微鏡才能觀察到。其在空氣中很難沉降，而是會(huì)做布朗運(yùn)動(dòng)。

2.4 根據(jù)學(xué)科種類分類

礦井中的粉塵分為煤塵和巖塵，巖塵的直徑介于10μm～45μm之間，或是小于10μm，主要是從環(huán)境角度來(lái)命名的；而煤塵的直徑介于0.75mm～1mm之間，或是小于0.75mm的粉塵顆粒，其主要的依據(jù)采礦學(xué)的角度來(lái)命名的。

2.5 根據(jù)粉塵中SiO2的含量分類

根據(jù)SiO2在粉塵中的含量可以將粉塵分為硅塵與非硅塵。若粉塵中SiO2的含量大于10%，則屬于硅塵；若粉塵中SiO2的含量小于10%，則屬于非硅塵。而SiO2的具體含量一般與煤礦中煤炭的種類有關(guān)，若煤炭中SiO2的含量較多的話，粉塵中SiO2的含量就一般較高，若煤炭中SiO2的含量較少，那么粉塵中SiO2的含量一般小于10%。

3 粉塵產(chǎn)生的危害

粉塵是掘進(jìn)工作中不可避免的。隨著科學(xué)的高速發(fā)展，掘進(jìn)設(shè)備的機(jī)械化、自動(dòng)化的水平得以逐漸提高，在增加經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也帶了嚴(yán)重的粉塵危害問(wèn)題。

3.1 危害職工身體安全

礦工有一種常見(jiàn)的職業(yè)病叫塵肺病，這是因其長(zhǎng)期吸入漂浮粉塵導(dǎo)致的肺部組織發(fā)生了纖維化的病變。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，在掘進(jìn)工作面工作的塵肺病患者占全部工序的塵肺病患者的85%以上。塵肺病不僅僅給職工的人身安全與國(guó)家?guī)?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還不利于社會(huì)穩(wěn)定。

3.2 導(dǎo)致燃燒與爆炸

首先我們介紹下自燃的機(jī)理:自燃是由于塵粒的體積過(guò)小，使得其表面自由能大幅度增加，其化學(xué)活性以及氧化產(chǎn)熱能力都相應(yīng)提高了，所以當(dāng)其被氧化時(shí)，其熱量若不能及時(shí)擴(kuò)散出去，就會(huì)加速氧化反應(yīng)速度，很有可能發(fā)生自燃。大部分粉塵的自燃溫度是相對(duì)較高的，但是有一部分粉塵的自燃溫度低于環(huán)境溫度，是非常容易形成火災(zāi)的。

3.3 損壞設(shè)備或破壞環(huán)境

在巷道或者井下工作場(chǎng)所中粉塵的沉積會(huì)使生產(chǎn)環(huán)境惡化，并且不利于生產(chǎn)管理。機(jī)器設(shè)備上粉塵的沉積會(huì)加速機(jī)器的磨損與折舊，使得其使用壽命大大減小。設(shè)備的損壞就會(huì)嚴(yán)重地影響到礦井的生產(chǎn)效率，且會(huì)影響到工作人員的工作效果，從而會(huì)降低礦井的煤炭產(chǎn)率。

4 普掘的降塵與防塵

基于以上提到的粉塵的危害，使我們認(rèn)識(shí)到解決粉塵問(wèn)題是保證煤礦安全作業(yè)的重要工作。因此，在普掘機(jī)作業(yè)時(shí)，必須做好降塵與防塵工作。根據(jù)以上對(duì)礦井中粉塵的危害分析，我們要根據(jù)礦井粉塵的具體情況對(duì)其采取有針對(duì)性的解決措施，可以利用物理、化學(xué)、機(jī)器等方法進(jìn)行粉塵防治。

4.1 采煤工作面的防塵技術(shù)

在采煤工作面，主要可以通過(guò)煤層注水、放煤口噴霧降塵、架間噴霧降塵、除塵器噴霧降塵的方法。每一種的降塵方法在不同的防治方面有不同的優(yōu)點(diǎn)。

4.1.1 煤層注水

煤層注水是所有防治措施中較為有效的預(yù)防性措施。其主要的防治機(jī)理是通過(guò)水壓將水溶液注入煤體中，從而增加煤體水分含量，使得煤體可以預(yù)先得到濕潤(rùn)，在挖掘過(guò)程中盡可能的降低了浮沉量。但有些煤質(zhì)屬于不易被濕潤(rùn)的類型，所以如何對(duì)此類煤質(zhì)實(shí)施煤層注水的方法是十分重要的。一些技術(shù)人員對(duì)此采取了相應(yīng)的對(duì)策，采用了工作面超前動(dòng)壓區(qū)長(zhǎng)鉆孔雙巷靜壓注水技術(shù)，其可以克服煤層孔隙率低、吸水性差的缺點(diǎn)，達(dá)到防塵的目的。

4.1.2 放煤口噴霧降塵

除了工作面上的粉塵數(shù)量較多之外，在放煤口處進(jìn)行防塵也同樣是很有必要的。放煤口處的防塵主要是通過(guò)在每一個(gè)支架放煤口處安裝一組噴霧裝置，噴霧裝置上的噴嘴數(shù)目可以根據(jù)具體粉塵的數(shù)目來(lái)定，一般為三個(gè)就可以達(dá)到理想除塵效果。在進(jìn)行放煤操作時(shí)，打開(kāi)噴霧裝置，將水以霧狀進(jìn)行噴出，水珠將會(huì)被粉塵顆粒捕獲下沉，與此同時(shí)，利用水流噴灑煤堆和巖堆，使得表面粉塵不易飛揚(yáng)。噴霧降塵技術(shù)現(xiàn)在在我國(guó)發(fā)展的比較成熟，其耗水量下且除塵效率比較高，最高可達(dá)75%左右，機(jī)械操作和維護(hù)都比較方便。

4.1.3 架間噴霧降塵

在工作面上進(jìn)行挖掘操作時(shí)，挖掘機(jī)等機(jī)器的操作處就會(huì)形成大量的粉塵，其可以通過(guò)風(fēng)流等外力作用下漂浮到其他地方，為除塵帶來(lái)一定的困難，所以要在機(jī)器的工作處就進(jìn)行除塵處理。我們可以在支架掩護(hù)梁下面安裝噴霧措施，在割煤開(kāi)始時(shí)就可以開(kāi)啟噴霧裝置，這時(shí)就會(huì)在割煤機(jī)上部出現(xiàn)水幕，以此來(lái)降低在割煤過(guò)程中粉塵的大量漂浮，已達(dá)到有效降塵的目的。

4.1.4 除塵器降塵法

除了以上的除塵方法之外，還可以直接使用除塵器來(lái)進(jìn)行除塵。除塵器與其他方法相比較，其降塵效果更為明顯，且其操作簡(jiǎn)便，利于工作人員的操作，在降塵的同時(shí)，還可以在更短的時(shí)間內(nèi)完成工作任務(wù)，增大生產(chǎn)效率。

4.2 普掘機(jī)掘進(jìn)的綜合防塵

這里所說(shuō)的綜合防塵技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面:液壓除塵風(fēng)機(jī)、通風(fēng)除塵、個(gè)體的自我防護(hù)等措施。

4.2.1 液壓除塵風(fēng)機(jī)

可以通過(guò)在綜掘機(jī)上安裝液壓除塵風(fēng)機(jī)來(lái)達(dá)到降塵的目的。液壓除塵風(fēng)機(jī)主要是由進(jìn)風(fēng)集流器、噴霧器、液壓驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)導(dǎo)流體以及脫水裝置組成。其主要的工作機(jī)理是通過(guò)電力的支持，使風(fēng)機(jī)開(kāi)始高速的旋轉(zhuǎn)，由于產(chǎn)生的壓強(qiáng)差，可以將粉塵卷入進(jìn)風(fēng)集流器中，在強(qiáng)大的離心作用下，與水霧結(jié)合的粉塵從而進(jìn)入凈化器中，并進(jìn)入脫水裝置，經(jīng)脫水裝置處理的混合物由排污管排除，而經(jīng)凈化器處理的混合物從風(fēng)口排除，已達(dá)到凈化的效果。

4.2.2 通風(fēng)除塵

普通的通風(fēng)除塵不能達(dá)到較為徹底的除塵效果，我們這里使用的是常壓短抽通風(fēng)的方式進(jìn)行除塵。除塵風(fēng)機(jī)可以選用ZZJC-Ⅱ濕式振弦除塵風(fēng)機(jī)，其功率為11kw，在使用其進(jìn)行除塵操作時(shí)，最好結(jié)合除塵風(fēng)機(jī)，對(duì)部分漂浮出來(lái)的粉塵進(jìn)行有效地沉降。普通的通風(fēng)除塵方法使用起來(lái)較為局限，若沒(méi)有較快的風(fēng)流，也不能達(dá)到較好的除塵效果。而常壓短抽通風(fēng)的方式利用相關(guān)機(jī)器可以在電力的幫助下，在較為限制的條件下，仍舊可以有效地除塵。

4.2.3 個(gè)體的自我防護(hù)

除了以上的防護(hù)措施之外，個(gè)體的自我防護(hù)措施也很重要。個(gè)體防護(hù)措施主要包括工作人員在進(jìn)入工作平面之前要佩戴各種防護(hù)面具，具體的防護(hù)面具包括防塵面罩、防塵帽、防塵呼吸器等，這些設(shè)備要保證作業(yè)人員可以呼吸到純凈的空氣，以免影響操作者的身體與工作。

5 其他防塵技術(shù)與危險(xiǎn)防范

5.1 粉塵的監(jiān)測(cè)技術(shù)

為了更有效的達(dá)到除塵的效果，在除塵操作之前建立粉塵的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)是十分必要的。這就需要各個(gè)礦井在工作平面上建立粉塵的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，定期對(duì)礦井內(nèi)部粉塵的含量、類別、分散度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，這樣的監(jiān)測(cè)有利于粉塵防治工作的展開(kāi)，為有效的治理工作提供相關(guān)實(shí)用性的信息。

5.2 安全防爆

在礦井中，過(guò)多的粉塵是十分危險(xiǎn)的，有時(shí)甚至?xí)鸨ǎ{到工作者的生命安全，所以在研究如何除塵的同時(shí)，如何進(jìn)行安全防暴工作也是很重要的。例如，要徹底消除礦井下的高溫火源，有時(shí)溫度過(guò)高的機(jī)器也會(huì)造成自燃，甚至爆炸；完善井下的防暴設(shè)施，例如水槽等，在設(shè)施損壞時(shí)，要進(jìn)行及時(shí)的更換，并進(jìn)行定期的檢查；然后就是要加大除塵力度，減少危險(xiǎn)的發(fā)生。

5.3 卸載點(diǎn)等處的除塵設(shè)置

除了各個(gè)工作面要實(shí)行各種除塵措施，在工作面之外由于也會(huì)有大量的粉塵出現(xiàn)，也應(yīng)該采取相應(yīng)的除塵措施。例如在煤炭的轉(zhuǎn)載點(diǎn)等處，應(yīng)設(shè)置噴霧降塵裝置，在周邊環(huán)境中增加綠色植物的種植，利于吸附有害氣體與粉塵，凈化周邊空氣，減少在煤運(yùn)過(guò)程中粉塵的漂浮，這對(duì)于環(huán)境保護(hù)也是有很大的意義。

6 防塵技術(shù)存在的問(wèn)題以及今后的發(fā)展方向

綜觀當(dāng)代的各大礦井的防塵技術(shù)，很多煤礦仍舊以傳統(tǒng)的、較為落后的除塵方法進(jìn)行除塵，各種安全防范工作做得也不到位，這就使得煤礦工作的危險(xiǎn)系數(shù)又增加了許多。雖然降塵、除塵工作已被許多煤礦納入了議事日程，但也很難在短時(shí)間內(nèi)提升除塵的技術(shù)水準(zhǔn)、對(duì)陳舊的機(jī)器做到徹底的更換，還有一些煤炭單位沒(méi)有積極落實(shí)除塵工作，使得除塵工作遇到了瓶頸。所以當(dāng)前如何提升我國(guó)煤礦除塵技術(shù)水平是當(dāng)前煤礦工作中最為重要的工作內(nèi)容之一。在今后的工作中，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

6.1 合理布局,綜合防治

對(duì)于仍在計(jì)劃中、即將開(kāi)始建設(shè)工作的礦井來(lái)說(shuō)，要想在今后的生產(chǎn)過(guò)程中保證較低的粉塵含量，就需要在工程設(shè)計(jì)中做好對(duì)粉塵處理的設(shè)計(jì)，優(yōu)選有效的除塵設(shè)備與技術(shù)，對(duì)粉塵的處理有較早的安排，這樣更有利于今后防塵工作的開(kāi)展。

6.2 結(jié)合實(shí)際,改進(jìn)除塵技術(shù)

對(duì)于當(dāng)前我國(guó)大部分松軟、地應(yīng)力大、瓦斯含量高的煤質(zhì)來(lái)講，傳統(tǒng)的注水方式已經(jīng)無(wú)法滿足這樣的突出煤層了。所以煤礦單位要根據(jù)礦井煤質(zhì)的不同，有針對(duì)性的選擇注水工藝，以此來(lái)達(dá)到最好的除塵效果。除此之外，還要尋找更加先進(jìn)的除塵設(shè)備與技術(shù)，這樣不但可以達(dá)到最好的除塵效果，還可以在很大程度上減少能耗，減少生產(chǎn)成本。

6.3 加快礦塵監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)

現(xiàn)在大部分的礦井還沒(méi)有實(shí)施礦塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其可以對(duì)礦井內(nèi)部的粉塵密度等性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，工作人員可以通過(guò)這些測(cè)量數(shù)據(jù)，而有針對(duì)性的采取防塵措施，以此加快防塵速度與質(zhì)量，提高操作者的工作效率。

綜上所述，粉塵污染的治理對(duì)職工們的身體健康與礦井的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。本文通過(guò)對(duì)煤礦中粉塵的特性以及產(chǎn)生的危害分析，對(duì)如何降塵、防塵措施進(jìn)行了研究，希望盡快找到合適且有效的防治方法，改進(jìn)、優(yōu)化井下各采掘面工作面的環(huán)境，減少采掘過(guò)程中的粉塵產(chǎn)生，降低工作面粉塵濃度，杜絕因粉塵引發(fā)的事故發(fā)生。通過(guò)完善礦井綜合防塵系統(tǒng)，規(guī)范粉塵治理的各項(xiàng)制度標(biāo)準(zhǔn)，提高綜合防塵效果，使煤礦職工的工作環(huán)境得到很好的改善。

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