何林峰

（陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000）

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生產(chǎn)效率的高要求，煤礦生產(chǎn)機(jī)械化程度越來(lái)越高，各種大型采煤設(shè)備投入使用。大型機(jī)械設(shè)備的使用導(dǎo)致煤塵濃度大幅上升，煤塵濃度過(guò)大不僅會(huì)給企業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)較大的安全隱患，同時(shí)還會(huì)損害員工的身體健康[1]。為保證企業(yè)生產(chǎn)的安全、順利開(kāi)展及員工的健康，加強(qiáng)對(duì)煤礦噴霧降塵系統(tǒng)的研究無(wú)疑具有重大意義。本文從噴霧降塵系統(tǒng)的工作原理出發(fā)，分析了煤礦煤塵的來(lái)源及其對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、員工的危害，以此為基礎(chǔ)針對(duì)陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司小紀(jì)汗煤礦的具體情況設(shè)計(jì)了噴霧降塵系統(tǒng)，最后對(duì)噴霧降塵系統(tǒng)的運(yùn)行效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)并給出了相關(guān)建議。

1 噴霧降塵工作原理

噴霧降塵過(guò)程可以看作是一個(gè)液態(tài)霧粒與固態(tài)粉塵粒的凝結(jié)過(guò)程[2]。在噴霧除塵過(guò)程中，主要采用的是噴霧重力降塵技術(shù)，利用局部通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生高壓風(fēng)壓，加裝錐筒增壓，采用霧化噴頭通過(guò)高壓將外接水源霧化成與粉塵大小相當(dāng)?shù)念w粒，在風(fēng)機(jī)作用下，將霧定向拋射到指定位置，在塵源處的上方或周邊進(jìn)行噴霧覆蓋。粉塵顆粒與溶液顆粒接觸而變得濕潤(rùn)，被濕潤(rùn)的粉塵顆粒繼續(xù)吸附其他粉塵顆粒，逐漸凝結(jié)成顆粒團(tuán)，在自身的重力作用下快速沉降到地面，從而達(dá)到除塵的目的。

2 煤礦粉塵來(lái)源及其危害

2.1 煤礦粉塵來(lái)源

煤礦粉塵濃度較高的作業(yè)場(chǎng)地主要集中在井上露天煤場(chǎng)及井下綜連采工作面兩個(gè)區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)域是煤礦粉塵的主要發(fā)生區(qū)域，具有濃度高、對(duì)人體危害性大等特性。

2.1.1 井上露天煤場(chǎng)

井上露天煤場(chǎng)粉塵主要是堆煤區(qū)及運(yùn)煤過(guò)程產(chǎn)生的粉塵。首先，堆煤區(qū)煤炭的堆放過(guò)程會(huì)產(chǎn)生煤粉塵；其次，煤的裝卸及搬運(yùn)都會(huì)產(chǎn)生煤粉塵。煤粉塵的產(chǎn)生受周?chē)h(huán)境狀況、裝卸落差高度、風(fēng)速及煤含水量等因素的影響。堆煤表面煤塵的排放受諸如風(fēng)速、煤堆的幾何形狀、煤的密度、水分含量等多種因素的影響。在干燥天氣下，煤場(chǎng)范圍較大，暴露在空氣中的煤粉塵較大，遇到刮風(fēng)天氣或者車(chē)輛在運(yùn)行中容易引發(fā)較大的煤塵吹揚(yáng)。為了減少對(duì)煤場(chǎng)周邊環(huán)境的污染及人員被動(dòng)吸入煤粉塵，必須采用降塵措施。

2.1.2 井下綜連采工作面

綜連采工作面的煤塵主要來(lái)自于采煤工作面作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的煤塵、掘進(jìn)工作面作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的粉塵以及巷道維修、煤炭裝卸等工作場(chǎng)所產(chǎn)生的粉塵。

2.1.2.1 采煤工作面的產(chǎn)塵

采煤工作面的主要產(chǎn)塵工序有采煤機(jī)落煤、裝煤、運(yùn)煤、液壓支架移架、運(yùn)輸轉(zhuǎn)載、人工摧煤、爆破及放煤口放煤等。這些工序作業(yè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵[3]。

2.1.2.2 掘進(jìn)工作面的產(chǎn)塵

掘進(jìn)工作面的產(chǎn)塵工序主要有機(jī)械破巖（煤）、裝揣、爆破、煤矸石運(yùn)輸轉(zhuǎn)載及錨噴等。

2.1.2.3 其他地點(diǎn)的產(chǎn)塵

巷道維修的錨噴現(xiàn)場(chǎng)、煤炭的裝卸點(diǎn)等也都會(huì)產(chǎn)生高濃度的礦塵，尤其是煤炭裝卸處的瞬時(shí)礦塵濃度，有時(shí)甚至達(dá)到煤塵爆炸濃度界限，十分危險(xiǎn)，應(yīng)予以充分重視。

2.2 煤礦粉塵的危害

煤礦井上井下各工作面粉塵的產(chǎn)生降低了工作效率并對(duì)工人的身體健康造成威脅。井上露天煤場(chǎng)及井下綜連采工作面未采取措施時(shí)，無(wú)論是全塵濃度，還是呼吸性粉塵濃度均嚴(yán)重超標(biāo)，帶來(lái)的嚴(yán)重后果是煤塵爆炸隱患增大和煤炭行業(yè)塵肺病人數(shù)增加。

2.2.1 煤塵過(guò)大帶來(lái)嚴(yán)重的安全生產(chǎn)隱患

煤塵不僅污染作業(yè)環(huán)境，還降低了生產(chǎn)場(chǎng)所的能見(jiàn)度。礦塵中的煤塵，有的還具有燃燒爆炸性，在一定的條件下可能發(fā)生爆炸。煤塵還會(huì)加速機(jī)械、電氣設(shè)備的損壞，縮短精密儀器、儀表的使用壽命。

2.2.2 煤塵會(huì)給人體帶來(lái)較大的傷害

煤礦的粉塵污染物一般濃度較大，其侵入人體主要有3條途徑：呼吸道吸入、消化道吞入、皮膚接觸，其中，呼吸道吸入對(duì)人體的危害最大，長(zhǎng)期吸入較高濃度的粉塵可引起肺部彌漫性、進(jìn)行性纖維化為主的全身疾病，比如塵肺病。煤礦工人長(zhǎng)期工作在粉塵污染物的環(huán)境下，可引起上呼吸道炎癥、慢性支氣管炎、支氣管哮喘、冠心病、動(dòng)脈硬化、高血壓等疾病，甚至癌癥。

長(zhǎng)期工作在有煤塵的作業(yè)場(chǎng)所，多多少少會(huì)吸入些煤塵，為減小對(duì)作業(yè)人員的身體傷害，在井上露天煤場(chǎng)、井下綜連采工作面設(shè)置噴霧降塵裝置十分必要。

3 煤礦噴霧降塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文以陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司小紀(jì)汗煤礦為例，針對(duì)該礦井上井下作業(yè)的具體情況設(shè)計(jì)了噴霧降塵系統(tǒng)。系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)、風(fēng)筒、霧化噴水器3個(gè)部分組成。

3.1 噴霧降塵系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)設(shè)備

壓入式對(duì)旋流局部通風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲小、風(fēng)壓高、風(fēng)量大、效率高等特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)緊湊，方便運(yùn)輸和安裝。對(duì)旋局部通風(fēng)機(jī)與普通軸流通風(fēng)機(jī)相比，在產(chǎn)生同樣風(fēng)量和風(fēng)壓條件下，使用對(duì)旋局部通風(fēng)機(jī)可減少通風(fēng)機(jī)數(shù)量或增加通風(fēng)距離，亦可根據(jù)不同的通風(fēng)要求采用分級(jí)使用，以節(jié)省能源。因此，本噴霧降塵系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)設(shè)備采用了“礦用隔爆型壓入式對(duì)旋流局部通風(fēng)機(jī)”，其型號(hào)為FBDY-No6.0/2×18.5，功率為8.5 kW，防爆標(biāo)志為Exd I，電壓為660/1440 V，頻率為50 Hz，轉(zhuǎn)速為2900 r/min，絕緣等級(jí)為I級(jí)，電流為20.8/12A，全壓為1500～4300 Pa，工作方式為SI，相數(shù)為3，風(fēng)量為340～440 m3/min，質(zhì)量為530 kg。

3.2 噴霧降塵系統(tǒng)的風(fēng)筒選擇

噴霧降塵系統(tǒng)采用噴霧重力降塵技術(shù)，利用局部通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生高壓風(fēng)壓，還需在風(fēng)機(jī)前加裝錐筒增壓。本系統(tǒng)中采用了柔性風(fēng)筒，柔性風(fēng)筒的好處在于可以同時(shí)做到噴霧降塵與通風(fēng)，這樣該系統(tǒng)在井下作業(yè)時(shí)可以達(dá)到一機(jī)兩用的效果。

3.3 霧化噴頭及調(diào)節(jié)范圍

噴頭采用“4分全銅可調(diào)子彈頭霧化噴水器”，其水壓為0.5～3 kPa，根據(jù)水壓，最遠(yuǎn)噴灑直徑距離為3～6 m，調(diào)成水柱狀，可以噴到9 m遠(yuǎn)，或是9 m高。噴頭每小時(shí)噴水0.3～0.8 m3。噴頭霧化程度可以調(diào)整，只要旋轉(zhuǎn)霧化噴嘴，就能實(shí)現(xiàn)霧化濃度的調(diào)節(jié)，噴頭也可以調(diào)成水槍的一般噴射狀態(tài)。

4 應(yīng)用效果及建議

本文把噴霧降塵這一簡(jiǎn)單易行的方法作為研究對(duì)象，針對(duì)陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司小紀(jì)汗煤礦井上露天煤場(chǎng)、井下綜連采工作面煤塵過(guò)大的問(wèn)題，運(yùn)用了噴霧降塵系統(tǒng)進(jìn)行綜合治理，取得較好的降塵效果，得出以下結(jié)論：①?lài)婌F降塵的機(jī)理主要是水霧顆粒與粉塵顆粒的慣性碰撞、攔截和溶濕凝結(jié)，細(xì)微粉塵要細(xì)小、密集的水霧顆粒才能達(dá)到降塵目的，一定顆粒的粉塵顆粒對(duì)應(yīng)合適的水霧顆粒和水壓[4]。對(duì)于壓力型霧化噴嘴來(lái)說(shuō)，要獲得細(xì)微的水霧顆粒，則需要較高的供水壓力。②噴嘴結(jié)構(gòu)對(duì)噴霧降塵有著重要的作用，合理的噴嘴結(jié)構(gòu)其霧化性能好，霧化水分分散均勻，能達(dá)到高效沉降粉塵的要求。噴嘴口徑增大，相同供水壓力下霧滴粒徑有所增大，噴嘴口徑在相同供水壓力下霧滴粒徑也會(huì)減小。煤礦井下降塵使用的壓力型霧化噴嘴口徑應(yīng)在1 mm以上，一般不宜超過(guò)1.5 mm。③影響水滴捕塵效果的主要因素是水滴粒度。水滴小，捕塵效果就好，但是水滴的粒度不能過(guò)小，30 μm的水滴在相對(duì)濕度為80%、溫度為200℃的空氣中僅能保持7.1 s；小于30 μm，譬如幾微米的水滴還未與粉塵碰撞便氣化了，基本上不起捕塵作用。

［1］ 李鋼.煤礦井下噴霧降塵機(jī)理的研究［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（30）：102.

［2］ 張小濤，隋金君，曲寶，等.采掘工作面噴霧降塵技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.煤礦機(jī)械，2013，34（08）：247-250.

［3］ 馬軍偉.煤礦綜掘工作面高效噴霧降塵系統(tǒng)的研究［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2017（11）：28-29.

［4］ 王鵬飛，劉榮華，湯夢(mèng)，等.煤礦井下噴霧降塵影響因素的試驗(yàn)研究［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2015，15（06）：62-67.