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煤矿粉尘防治技术探讨

煤矿粉尘影响矿井安全生产,威胁职工身体健康,是煤矿五大灾害之一。有效控制粉尘,降低粉尘浓度,改善工作环境、杜绝煤尘事故,是煤矿安全生产的一个重要环节。本文就我国目前的防尘技术做以分析,并提出煤尘控制技术的发展趋势。
煤矿粉尘影响矿井安全生产,威胁职工身体健康,是煤矿五大灾害之一。近几年煤炭产量发展迅速,机械化水平大幅度提高,煤矿井下在掘进、采煤、运输等环节中都会产生大量的粉尘,严重威胁矿井的安全生产和职工的身体健康。有效控制粉尘,降低粉尘浓度,改善工作环境、杜绝煤尘事故,是煤矿安全生产的一个重要环节,抓好矿井综合防尘工作,对促进矿井安全生产,保障职工身体健康具有重大意义。
  1 煤矿粉尘的危害
煤矿粉尘是指在煤矿开拓、掘进、回采和提升运输等生产过程中产生,并能长时间悬浮于空气中的岩石和煤炭的细微颗粒,也简称为矿尘。煤矿粉尘的危害性主要表现在4个方面,一是煤尘的自燃性和爆炸性,煤尘爆炸危险普遍存在,危害严重。中国煤矿爆炸危险普遍存在,2007年国有重点煤矿有548处矿井煤尘有爆炸危险,占87.4%。二是严重的职业危害,据统计,目前仅煤炭行业尘肺病人数已超过20万,接近我国各行业肺患病人数的一半,而且每年还在增长,每年因尘肺死亡2500~3000人。三是降低了工作场所的能见度。在井下某些工作面煤尘浓度高,其能见度极低,往往导致误操作,增加工伤事故的发生。四是加速机械磨损矿尘对机械设备的影响。表现在加速机械的磨损,缩短精密仪器的寿命等。控制煤矿尘害已成为煤炭行业头等重要的事情,而要控制尘害,最有效的措施就是大幅降低作业场所空气中的粉尘浓度。
  2 我国煤矿目前采取的防尘措施
2.1 回采工作面进行煤层注水 煤层注水是通过钻孔将高压水注入煤体,使煤体预先湿润,将原生煤尘润湿,使其失去飞扬的能力,且水能有效地包裹煤体的每个细小部分,当煤体在开采中破碎时,有水存在就可避免细粒煤尘的飞扬。这种降尘措施效果较好,一般可降低粉尘浓度60%~90%左右。国外采用注水的工作面数量占总工作面数量的百分比很高,而我国采用煤层注水的工作面数量则较少。这一差距不是由于注水技术设备所致,而是由于对治理粉尘的管理不严,对有效的注水技术措施推广不力造成的。有些国家在煤层注水中添加湿润剂氯化钙,提高了湿润程度和降尘的效果。煤层注水的状况主要有以下三种:①短孔注水即在回采工作面垂直煤壁的或与煤壁斜交打孔注水,注水孔长度一般为2-3.5m;②深孔注水是在回采工作面垂直煤壁方向上打孔注水,孔长一般为5-25m;③长孔注水它是从回采工作面的运输巷道或回风巷道沿煤层倾向平行于工作面打上向孔或下向孔注水,孔长30-100m,有时也采用上向和下向相结合的钻孔注水方式。长钻孔注水方式具有煤体湿润均匀、湿润范围大等优点,国内、外都作为主要的注水方式优先选用。
2.2 喷雾洒水降尘 喷雾洒水是通过喷雾器或洒水器来实现的,水通过喷雾器时,由于旋转和冲击作用,喷射于空气中而形成雾状水珠。这种雾状水珠与悬浮在空气中的尘粒相遇后尘粒被湿润,一部分直接落下来,一部分随着风流飘移,尘粒之间互相碰撞,粘结成较大尘粒时再落下来。喷雾洒水是降低矿内空气尘量的最简单、容易和极有效的措施之一,它不仅可用于采掘工作面防尘,而且也易于用在其他作业过程中,如运输、转载、净化风流等。在采掘工作面放炮时喷雾,还能达到消除炮烟,使通风时间缩短。目前,对采煤机割煤时采用的喷雾除尘技术主要有以下几个方面:①采煤机滚筒摇臂径向雾屏及液压支架探梁辅助喷雾降尘;②采煤机内、外喷雾降尘;③采煤机高压喷雾负压二次降尘。
液压支架移架自动喷雾降尘技术自移式液压支架在降柱和前移过程中的产尘量约占整个工作面产尘量的30%左右,目前国内己经研制出了液压支架自动喷雾控制阀,实现了液压支架在降柱、移架、推溜过程中的自动喷雾除尘,效果良好,获得较广的应用。
2.3 建立合理的通风除尘系统 矿井通风是在机械或自然动力的作用下,将地面新鲜空气连续地供给作业点,稀释并排除有毒、有害气体和粉尘,调节矿内气候条件,创造安全舒适的工作环境。矿井通风除尘以流体力学和热力学为理论依据,应用动量、质量、热量传递原理,研究风流运动与污染物运移和沉降的规律以及各项安全卫生工程技术措施。决定通风除尘效果的主要因素有风速、风流方向及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。风速过低,粗粒矿尘将与空气分离下沉,不易排出而滞留在采掘空间,增加煤尘的浓度;风速过高,虽然能够将煤尘带走,但又使采掘空间的落尘重新吹起,反而会增加煤尘浓度。一般而言,掘进工作面的最优排尘风速为0.4-0.7m/s,机械化采煤工作面的风速为1.5-2.5m/s。《煤矿安全规程》中规定:回采工作面、掘进煤巷最高允许风速为4m/s。这不仅考虑了工作面通风的要求,同时也考虑到煤尘的二次飞扬问题。
2.4 健全严格的检查管理制度,对职工进行防尘知识培训 要做好防尘、劳动保护工作,必须建立健全、严格的检查管理制度和专门的组织机构。首先是对已建立的通风除尘系统、通风设备加强维修和管理,以保证取得良好通风效果。定期测定产尘点空间的空气中的含尘浓度,看其是否符合《工业卫生标准》。其次是对接触尘毒的人员定期检查身体,做到早发现病患,及时治疗,并及早调离接触尘毒作业的工作岗位。粉尘的防治工作,既有技术工作,也有组织管理工作,两者缺一不可。在提高防降尘技术、加大防尘资金的投入、采用先进装备和防降尘措施的同时,必须加强技术培训工作,提高作业人员素质,使广大职工真正认识到粉尘对人体的危害,掌握防尘知识和技术措施。
2.5 个体防护 个体防护是指通过佩戴各种防护面具以减少粉尘被吸入体内的措施。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,其目的是使佩戴者能呼吸净化过的清洁空气而不影响正常工作。个体防护措施的阻尘效率高,是解决矿山粉尘危害矿工身体健康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,使矿山职工免受粉尘的危害。
  3 煤尘控制技术发展趋势
近几年来,我国在粉尘防治方面取得了很大进步,新技术、新工艺、新方法、新设计、新产品、新材料不断推出,但与现场需求还有差距,下一步应重点从以下方面研究和开发:
3.1 应加强研究物理化学防尘技术。如探讨超声波除尘、电离水除尘、微生物除尘、声波雾化除尘等技术;
3.2 改进现有煤层注水工艺水平。根据综采工作面具体情况,选择合理钻孔布置方式、封孔工艺、注水方法及注水设备,从而达到最佳注水效果,实现防尘、降尘的目的。
3.3 支架防尘方面。 液压支架、放煤口喷雾目前还停留在低压上面,今后我们的工作将重点放在向中、高压喷雾降尘的研究和应用上面。
3.4 需要大力研制各种设备如高效低能耗实用新型除尘器,适应矿山特点的空调器。除尘系统、净化设备应向系统化、大型化、智能化、节能型方向发展。

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