煤矿采掘工作面粉尘防治技术及其发展趋势

煤矿采掘工作面粉尘防治技术及其发展趋势

发表时间：2019-06-05T17:10:31.630Z 来源：《电力设备》2019年第3期作者：解立根

[导读] 摘要：煤矿采掘机械化程度的不断提高，矿井的开采方法和采煤工艺向着高效、集约化生产的方向发展，产尘量大大增加，严重威胁着我国煤矿的安全高效生产和作业人员的身心健康。

（神华神东寸草塔二矿内蒙古鄂尔多斯市 017209）

摘要：煤矿采掘机械化程度的不断提高，矿井的开采方法和采煤工艺向着高效、集约化生产的方向发展，产尘量大大增加，严重威胁着我国煤矿的安全高效生产和作业人员的身心健康。总结了目前国内外煤矿采掘工作面喷雾降尘、化学除尘、空气幕隔尘和除尘器除尘等粉尘防治技术的研究和应用状况，探讨了粉尘防治技术在该领域的发展趋势，期望为采掘工作面的粉尘防治提供多种方法和手段。

关键词：煤矿采掘工作面；粉尘防治；发展趋势

随着煤矿采掘规模不断扩大，其采掘工作面粉尘量也明显增加，在粉尘理化特性的作用下，煤矿采掘现场能见度明显降低，仪器设备的使用性能受到严重影响，并且对作业人员的身心健康造成严重影响。在此种情况下，必须要高度重视煤矿采掘工作面粉尘问题，采取可行的防治技术，并加大研究力度，推进其发展，其提高粉尘防治成效。

一、煤矿采掘工作面粉尘的来源及危害

1.粉尘的来源。煤矿采掘工作面粉尘危害较为严重，占整个矿井产生粉尘总量的85%以上，因此，煤矿粉尘防治的重点在采掘工作面。由于地质环境、开采方式、采掘工艺的不同，每个矿井所产生的粉尘污染程度不尽相同。对于一些较为空旷的煤矿采集现场，由于风力较大，扬尘增加，粉尘危害更加突出。在采掘的过程中，钻探、爆破等施工也会增加工作面的粉尘量，放煤口、采煤机、破碎机、支架等成为粉尘的四大污染源头。因此，在煤矿采掘过程中，煤矿企业要积极采用合理、有效的粉尘防治技术，对粉尘危害进行针对性治理，为工作人员提供良好的施工环境，进而提高整体施工效率。

2.粉尘的危害。粉尘的危害具体可以概括为以下几点：第一，采掘过程中产生的粉尘会依附在矿井壁和地面上，还有一部分悬浮在空气中，煤矿工作人员长期处于这种环境，吸入过多粉尘，对其呼吸系统产生破坏，严重威胁他们的身心健康；第二，大量的粉尘悬浮在矿井中，会使得矿井温度不断升高，粉尘容易发生自燃，进而导致爆炸事故，不利于煤矿采掘的安全施工；第三，大量粉尘容易造成煤矿采掘现场的能见度降低，对工作人员的生产工作造成影响，使得煤矿生产效率降低，还容易引发安全事故；第四，煤矿采掘过程中涉及多种仪器设备，大量的粉尘会腐蚀这些仪器设备的构件，使得设备操作精度降低，造成设备老化，影响正常使用。

二、煤矿采掘工作面粉尘防治技术

科学技术的发展，推动了我国煤矿采掘工作面粉尘技术的发展，很多的高新技术应用到了煤矿粉尘的防治过程中，大大提高了粉尘防治的水平。通过实验数据得知，才未采取行防尘措施时，煤矿采掘过程中的粉尘浓度可达2500mg/m 3，最高可达8000mg/m 3。如此高的浓度，如果不采取防尘措施，后果不堪设想。目前，我国在进行煤矿采掘工作的面粉尘防治技术时，一般通过三个方面来实现防治。一是在采掘前注水防尘，二是在采掘时利用防尘技术控制面粉尘，三实通过过滤排出的方式来降低面粉尘浓度。以下从常用的面粉尘防治技术来进行详细阐述：

1.通风排尘。通风的重要目的就是将井下粉尘稀释到安全浓度以下并排出矿井。决定通风除尘效果的主要因素有风速、风流方向及粉尘密度、粒度、形状、湿润程度等。风速过低，粗粒粉尘将与空气分离下沉，不易排出而滞留在采掘空间，增加粉尘的浓度；风速过高，虽然能够将粉尘带走，但又使采掘空间的落尘重新吹起，反而会增加粉尘浓度。一般而言，掘进工作面的最优排尘风速为0．4～0．7 m／s，机械化采煤工作面的风速为1．5～2．5 m／s。回采工作面、掘进煤巷最高允许风速为4 m／s，这不仅考虑了采掘工作面通风的要求，同时也考虑到粉尘的二次飞扬问题。

2.煤层注水。煤层注水主要是通过水压和钻孔，将水注入到即将要开采的煤层中。通过预先加湿的方法，减少煤采掘时出现的面粉尘量。这种方式作用明显且效果良好，一般可以将采掘工作时出现的面粉尘浓度降低60%。但煤层注水也加大了煤矿采掘的工作量，也在实际的应用过程中出现了裂隙发育差和其他问题，因此使用率并不是很高。

3.喷雾降尘。喷雾降尘在降尘方面具有经济、简便和实用的优点，并且降尘效果好，已成为煤矿采掘工作面应用最为广泛的一种降尘方式。（1）采煤机和掘进机喷雾降尘技术。机械化采掘过程中，尤以采煤机和掘进机产尘最为突出，采煤机和掘进机滚筒割煤（岩）时产生大量的粉尘，成为机械化采掘工作面防尘的重点。目前，国内外对采煤机和掘进机割煤（岩）时采用的喷雾降尘技术主要有以下几个方面。①滚筒摇臂径向雾屏降尘技术。该技术是在采煤机的滚筒摇臂上装设锥形喷嘴，利用喷嘴喷射空心雾流，形成雾流屏障，以降低在滚筒割煤时产生的粉尘。②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。而目前，国外已经出现用二级过滤系统来解决水质不洁而造成的内喷雾堵塞问题。高压外喷雾技术在法国、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高压喷雾负压一次降尘技术。该技术主要是利用高压喷雾降尘和负压喷雾降尘原理，喷吸装置向尘源区域喷射雾流降尘，喷射同时，在喷吸装置内部的射流后方形成负压区，含尘空气被喷吸装置尾部负压场吸入并通过喷吸装置再喷射出去，在这一过程中将煤尘捕获下来。该项技术结构简单，运行效果较好，避免了含尘气流污染采煤机、掘进机司机作业区间和向人行道空间扩散。（2）转载点及液压支架喷雾降尘技术。采煤工作面和掘进工作面的转载部位都会产生大量的粉尘。目前，对转载点的产尘，主要还是通过喷雾技术来控制。由于相对于工作面，转载点条件较为简单，故国内外煤矿在转载点应用了多种技术进行喷雾降尘，如预荷电喷雾技术、声波雾化技术和自调式风水喷雾技术等，多种喷雾技术的应用给转载点防尘带来了更广的技术空间。（3）自动喷雾降尘技术。早先采掘工作面喷雾降尘主要采用人工控

制的手动喷雾，但是这种方法操作繁琐，使用不便，效果较差。目前国内己经研制出了采掘工作面综合喷雾降尘智能控制系统，该类系统成功地融合了采煤机和掘进机的喷雾供水水电闭锁、液压支架自动喷雾降尘和转载点自动喷雾降尘等技术。

4.空气幕隔尘。空气幕隔尘技术是20世纪60年代末由英国首先提出的控尘技术，而后扩展至世界其它主要产煤国，并由原苏联和日本两个国家引入到我国。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。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。