浅谈矿井粉尘防治

摘要：随着矿井采掘机械化程度的提高，粉尘危害也日趋严重，本文对矿尘危害、矿尘防治措施及其应用三方面做了简要的分析总结。

关键词：煤矿粉尘 粉尘危害 防治措施 应用

1.引言

矿尘是指在矿井生产过程中所产生的各种岩矿微粒的总称。随着煤炭资源需求量的增大和煤矿机械化程度的提高，在煤矿生产过程中，如采煤，巷道掘进，运输等过程中，均可产生大量矿尘。井下粉尘浓度很高，工人在高浓度矿尘环境里工作，易患上尘肺病，甚至引发肺脏呼吸功能障碍，导致死亡。据测定, 在未采取防尘措施时, 综掘工作面的粉尘浓度可高达2 500 mg/ m3 , 一般的综采工作面粉尘浓度可高达5 000 mg / m3 , 综放工作面的粉尘浓度甚至高达8 000 mg / m3 , 如此高的粉尘浓度严重制约了煤矿企业的安全高效开采, 因此必须采取有效的措施对煤矿粉尘进行防治[1-2]。

2.矿尘的危害：

矿尘具有很大的危害性，主要表现在以下几个方面：（1）污染工作场所，引起职业病。轻者会患呼吸道炎症、皮肤病，重者会患尘肺病；（2）某些矿尘（如煤尘、硫化尘）在一定条件下可以爆炸；（3）加速机械磨损，缩短精密仪器的使用寿命；（4）降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。其中，以尘肺病和矿尘爆炸危害最大，直接危及工人生命安全与身体健康[3]。

3.矿尘防治措施：

3.1煤层注水

煤层注水是利用水的压力通过钻孔把水注入到即将回采的煤层中，使煤体预先湿润，以便减少采煤时浮游煤尘的产生量。煤层被润湿后，回采工作时粉尘量大幅度下降，一般工作面粉尘浓度可降低60%- 90%，对回采落煤、防止冲击地压、预防煤层自然发火、处理瓦斯等，都有很大的辅助效果。近些年来, 针对裂隙发育差和孔隙率低的煤层注水困难的问题, 我国逐渐发展和完善了煤层脉冲式注水方法, 实现了对该类煤层煤体的充分湿润, 对尘源进行了有效抑制[4-5] 。

3.2 磁化水除尘

水是一种抗磁性的物质，由成对的电子的分子组成，在磁场中都存在着一个微弱的排斥力，当外加一个磁场后，能使原来的抗磁性物质发生磁化，并建立起与原有磁场相反的磁矩。这一外加的磁矩使水的内聚力下降，水经磁化处理后，其表面张力、吸附能力、溶解能力及渗透能力增加，使其结构和性质暂时发生显著的变化，水的粘度降低，晶构变小，水珠也变小，有利于提高水的雾化程度，增加水与粉尘的接触机会，提高降尘效率。

3.3空气幕隔尘

该技术是利用在条形风口中吹出条缝形空气射流, 实现污染源散发出来的污染物与周围空气隔离的效果, 从而保证工作区的卫生条件, 该技术在我国的煤矿采掘工作面已有现场应用[6]。在采煤工作面, 通常安装在采煤机机身上, 在采煤机滚筒截煤时, 喷射的空气流就可以阻止工作面的粉尘向采煤机司机扩散, 采煤工作面隔离司机与煤壁侧, 在中间形成一道无形透明屏障, 达到隔尘的目的。

3.4湿式打眼

湿式打眼就是在打眼工作中，将压力水通过凿岩机或煤电钻送入钻孔并冲满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的矿尘，是打眼工作普遍采用的有效防尘措施。其降尘效率可达90-98%，缺水矿井进行干式打眼可以装备捕尘器，收集矿尘后集中处理。

3.5喷雾降尘

3.5.1 内、外喷雾降尘技术。

从传统的技术方面, 采煤机和掘进机内、外喷雾降尘技术常常因内喷雾喷嘴堵塞或系统密封漏水, 外喷雾也常因水压不足等各方面原因未能有效发挥作用。高压外喷雾技术在法国、前苏联和美国都有较早的应用, 降尘效果高达85% 以上。在我国, 部分煤矿固定泵供水高压外喷雾技术和机载泵高压外喷雾降尘技术都有了试点应用。

3.5.2 高压喷雾负压二次降尘新技术。

该技术的原理是：（1）负压吸尘：高压水雾从降尘装置的前端喷出会产生很强的负压场，可将采煤机端部和滚筒周围附近含尘浓度高的空气吸入，并予以净化。（2）高速雾气流吸尘。从降尘装置前端喷出的高速雾气流从滚筒的断面切过，使含尘浓度高的空气被吸入高速雾气流中，其中大部分粉尘粒可与雾粒相结合、沉降，使含尘气流被净化。（3）局部循环风流形成，反复净化风流。从降尘装置前端喷出的高速雾气流被吸入并净化滚筒附近空气后，逐渐减速失去动能后，其中一部分在负压作用下，重新被吸入降尘装置，受到彻底净化后又以高速喷出，进而净化滚筒周围的空气。

3.6 个体防护措施

目前，个体防护用具有自吸式防尘口罩、过滤式送风防尘口罩、气流安全帽等。个体防护措施的阻尘效率高，是解决矿山粉尘危害严重的重要技术措施之一，积极推广个体防护技术，必将促进矿山防尘工作进一步发展。

4.防尘措施的具体应用

4.1打眼放炮作业防尘

打眼放炮时能产生大量粉尘，粉尘浓度最高时可达到600mg/m3以上。一般采用湿式打眼、放炮后喷雾洒水、水幕净化等措施。许多国家是采用湿式除尘器、水空气喷射器及环形洒水措施，来净化放炮时产生的炮烟和粉尘。

4.2锚喷支护作业防尘

在锚喷支护作业过程中，可产生大量粉尘，有的高达600mg/m3以上。目前，多数国家是通过改进锚喷工艺来消除粉尘的产生。德国主要采用气力自动输送、机械搅拌、湿喷机喷射等措施。

4.3装载运输作业防尘

在装岩机上安装自动喷雾洒水装置，在装车点安装自动喷雾装置，利用湿润管湿润溜煤眼中的煤炭或者使用密闭罩、半密闭罩将尘源密封起来，从下部将含尘空气抽至除尘器中净化。一般采用康夫洛自动喷雾洒水装置，在煤下落高度大的地方，装设密闭罩或除尘器除尘，从而达到净化空气的目的。

4.4回采工作面防尘

为减少回采工作面产生的粉尘量，除必须采用预先湿润煤体的措施外，还应采取以下防尘措施：

(1)在采煤机上设置合理的喷雾系统。滚筒采煤机一般均设置内、外喷雾，即从安装在滚筒上的喷嘴喷出水雾和从安装在截割部的固定箱、摇臂或挡板上的喷嘴喷出水雾进行降尘。国外对采煤机的喷嘴系统和降尘效果极为重视，严格按照喷雾参数的要求供水，因而降尘效果普遍较好。

(2)对自移式液压支架设置合理的喷雾系统。目前，有些煤矿采用在控顶区内安设喷嘴的方法，降低移架时产生的高粉尘浓度。有些国家已实现降架时喷雾自动控制系统进行降尘。

(3)采用最佳排尘风速和合理的通风技术。最佳风速随煤的水分增加而升高，一般在1.5～4m/s之间。采用下行通风可有效地降低回采工作面的粉尘浓度。

5.结语

当前，矿尘已成为我国煤矿安全生产中的突出问题，应从技术和管理等多个层面切实开展煤矿粉尘的防治工作。矿井生产应推行煤层注水等先进科学技术，对从业人员必须使用高质量的自吸式防尘口罩、过滤式送风防尘口罩、气流安全帽等防护用具。同时，矿山企业要定期组织职工进行检查，及时发现问题和进行工作改善，对患病人员做好医疗救助。安全监管部门和行业主管部门也要借鉴新技术和新防护设备，根据矿山作业的特点，有针对性地进行具体推广，进一步改善井下工人的工作环境。

参考文献：

[1] 周刚. 综放工作面喷雾降尘理论及工艺技术研究[D] . 青岛: 山东科技大学, 2009.

[2] 程卫民, 刘向升, 阮国强, 等. 煤巷锚掘快速施工的封闭控尘理论与技术工艺[J] . 煤炭学报, 2009, 34(2) : 203-207.

[3]王海斌.浅议矿井粉尘防治[J].科学之友，2010(17):11-12

[4] 程卫民, 刘向生, 郭允相, 等. 综放工作面煤层混合式注水防尘技术[J] . 煤炭科学技术, 2008, 36( 9) : 38-42.

[5] 赵振保.变频脉冲式煤层注水技术研究[J].采矿与安全工程学报,2008,25(4) : 286-289

[6]李德文,郭胜均.中国煤矿粉尘防治的现状及发展方向[J].金属矿山, 2009(s): 747-752