王小佩

（西山煤電集團(tuán)屯蘭礦，山西 古交 030206）

引言

粉塵是采礦過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)礦工的健康產(chǎn)生影響。煤礦工人患?jí)m肺?。–WP），通常稱為黑肺病，是工人長(zhǎng)期吸入煤塵并在肺部沉積，造成人衰弱且不可逆的肺部疾病。吸入過(guò)量的塵埃顆粒（＜10 μm）會(huì)在肺泡區(qū)域形成疤痕組織，導(dǎo)致疾病在晚期發(fā)展為大規(guī)模纖維化。除此之外，浮煤粉塵（＜75 μm）更是一種安全隱患，如果浮煤量不足以在礦井表面沉降，在空氣中漂浮則可能使礦井爆炸。

本文針對(duì)掘進(jìn)機(jī)存在的除塵問(wèn)題，使用連續(xù)的粉塵監(jiān)測(cè)器（CPDM）來(lái)實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)在地下礦山工人周圍的可吸入粉塵濃度，搭建回歸模型，對(duì)除塵器性能進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施。

1 粉塵監(jiān)測(cè)方法

灰塵濃度測(cè)量是通過(guò)結(jié)合ThermoFisher Scientific 3600 型粉塵監(jiān)測(cè)器（PDM）和3700 型設(shè)備進(jìn)行的，如圖1 所示。PDM3600 是PDM3700 的前身，主要差異在于PDM3600 頭燈、為頭燈供電的電池以及安裝在頭燈上的灰塵入口。每臺(tái)都是經(jīng)批準(zhǔn)可用于地下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的灰塵監(jiān)測(cè)儀，PDM 3700 符合最新的MSHA灰塵法規(guī)的采樣要求。所需采樣的位置數(shù)量多，3600 型和3700 型兩種儀器PDM 均可被使用[1-3]。

圖1 ThermoFisher Scientific 粉塵監(jiān)測(cè)儀

圖2-1 顯示了沿長(zhǎng)壁廊道表面的12 個(gè)灰塵測(cè)量位置，在閘門(mén)鼓附近放置間隔布，以采集最近切碎的煤，這些煤將堆積在閘門(mén)鼓附近的裝甲面輸送機(jī)上。圖2-2 顯示了懸掛在回程中的4 個(gè)PDM相對(duì)于回程氣道的地板、天花板和側(cè)面的位置。表1 顯示了灰塵監(jiān)測(cè)器相對(duì)于高位鼓的表面、地板和輪轂的距離。

表1 相關(guān)的粉塵監(jiān)測(cè)距離 m

圖2 沿工作面和返回氣道的粉塵監(jiān)測(cè)位置

本文研究的粉塵為某公司生產(chǎn)的低比重，細(xì)磨的礦物黑325BA。通過(guò)觀察運(yùn)行中的長(zhǎng)壁，并研究運(yùn)行中的視頻，以確定適合在集塵室進(jìn)行測(cè)試的噴粉位置。這些結(jié)果表明，可以通過(guò)在3 個(gè)位置注入灰塵來(lái)獲得觀察到的灰塵圖案?；覊m注入點(diǎn)1 位于弧形表面的中間，該弧形表面代表了閘門(mén)滾筒的有效切煤位置。注入點(diǎn)2 是直徑為102 mm（4.0 英寸）的波紋管，位于距工作面0.45 m（18 英寸）、距地面1.02 m（40 英寸）和距中心約0.53 m（21 英寸）的位置?；【€灰塵注入點(diǎn)3 是從7.6 cm×30.5 cm（3 英寸×12 英寸）的矩形開(kāi)口，該矩形位于安裝在頂板檢修臂上的木箱底部的開(kāi)口處。位置2 和3 表示通過(guò)從閘門(mén)滾筒流到裝甲工作面輸送機(jī)（AFC）的切煤的作用而帶入到空氣中的灰塵，如圖3 所示。

圖3 塵埃注入位置

通過(guò)平方和均方、效果和系數(shù)的估計(jì)，分析對(duì)溢流床除塵器性能影響最大的因素。確定浮煤粉塵與除塵器間重要的交互作用。隨后，進(jìn)行顯著性測(cè)試以確定哪些系數(shù)與0 有顯著差異，然后將有效系數(shù)用于創(chuàng)建回歸模型。通?？梢允褂肍 檢驗(yàn)來(lái)確定顯著性水平，t 統(tǒng)計(jì)量用于確定顯著性水平，具有d 個(gè)自由度的t 隨機(jī)變量是具有一個(gè)分子和d 分母自由度的F 隨機(jī)變量。因此，將t 統(tǒng)計(jì)量的絕對(duì)值與t 分布進(jìn)行比較的檢驗(yàn)等同于F 檢驗(yàn)。本文使用JMP 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析，并使用t 檢驗(yàn)確定顯著性水平，P 值＜0.01 表示其顯著性。

2 粉塵監(jiān)測(cè)結(jié)果

掘進(jìn)機(jī)清潔系統(tǒng)通過(guò)使用物理屏障并噴水將灰塵引向面部的方式來(lái)減少人行道中的灰塵。但該系統(tǒng)不能從氣流中去除可吸入的灰塵，分流臂噴霧器主要將灰塵引離人行道，但不會(huì)在水滴中捕獲大量灰塵。因此，在分流器臂噴灑開(kāi)啟的情況下，回程中的灰塵濃度將適度降低，而使人行道上的灰塵濃度顯著降低。

表2 顯示了分離臂噴淋開(kāi)啟時(shí)人行道灰塵減少的回歸模型。對(duì)模型的檢查顯示平均除塵量為91.5%，并且主要影響和相互作用較小。該模型的確定系數(shù)為0.60，這是所有模型中最低的，表明與其他模型相比，此模型的變異性較小。洗滌器的最佳性能是當(dāng)洗滌器容量處于較高水平、進(jìn)氣口延長(zhǎng)管已取、面風(fēng)速度處于較低水平。分離臂將灰塵多的空氣噴向臉部，由于噴霧大致垂直于面部氣流，因此噴霧應(yīng)以較低的面部空氣流速重新引到空氣。由于洗滌器入口處為負(fù)壓，洗滌器工作（特別是在高容量時(shí)）將有助于將空氣從人行道帶出。在這種情況下，進(jìn)氣口延長(zhǎng)的作用并不明顯。使用擴(kuò)展模塊，可以在灰塵擴(kuò)散之前捕獲灰塵。然而，在去除延伸部的情況下，特別是在較高的面風(fēng)速度下，洗滌器的負(fù)壓將灰塵從人行道中拉走一段較長(zhǎng)的距離，從而有助于分離臂的噴霧效果[4-9]。

表2 分流臂噴淋開(kāi)啟的返回和人行道回歸模型和確定系數(shù)

3 結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中集成到掘進(jìn)機(jī)中的除塵器可以有效減少空氣中可吸入的粉塵。結(jié)果表明，對(duì)模型的檢查顯示平均除塵量為91.5%，并且主要影響和相互作用較小。該模型的確定系數(shù)為0.60，洗滌器的最佳性能是：洗滌器容量處于較高水平、進(jìn)氣口延長(zhǎng)管已取、面風(fēng)速度處于較低水平。分離臂將灰塵多的空氣噴向臉部，由于噴霧大致垂直于面部氣流，因此噴霧應(yīng)以較低的面部空氣流速更有效地重新引導(dǎo)空氣。