煤矿掘进粉尘治理探讨与研究

纪小奇

摘要：长期以来，粉尘治理始终是矿井安全生产的难题之一。目前随着我国能源战略的深入，现代化矿井生产率得到很大的提高，但随之粉尘问题也越来越严重，它不仅影响矿井工人的身心健康。造成尘矽病的同时；也由于积聚达到爆炸下限，带来爆炸的危险。因此世界各国纷纷制定有严格的粉尘浓度标准，以此来维护工人身体健康和矿井安全。了解煤尘产生的原因，如何采取有效措施控制粉尘的产生以及采取何种除尘技术是矿井可持续发展的关键，也是我国现代化矿井中保证职工身体健康迫在眉睫的问题。

关键词：煤尘；掘进；粉尘治理

在机械化采掘作业、运输、转载过程中，都会产生大量粉尘，危害严重，目前的防降尘技术已远远满足不了日益严重的尘害治理需要，为适应煤矿发展，建立安全清洁的作业环境，以实现对煤尘的控制，掘进工作面的粉尘防治技术的研究成果，指出了下一步我国粉尘防治技术的发展方向。

一、产生煤尘的原因与危害

(一)煤尘的产生

在煤矿采掘过程中，如钻眼、爆破、掘进及采煤作业，顶板管理。煤的装运等各个环节都会产生大量的粉尘，而不同的矿井由于煤、岩地质条件和物理性质的不同，采掘方式、作业方法、通风状况和机械化程度的不同，粉尘的产生情况也不大相同，采掘工作面的机械化程度越高，煤尘的产量相应也就越大。

(二)煤尘的危害

粉尘，一般是指矿物开采或加工过程中产生的微细固体集合体，它或沉积于井巷四壁，或悬浮于井巷空间。具有很大的危害性，煤矿工人长期吸入，轻者会患呼吸道疾病，重者会患矽肺病。煤尘还具有爆炸性，给煤矿安全生产带来很大的威胁。煤尘浓度较高时会降低作业场所的能见度，导致误操作，增加伤工事故的发生。另外，煤尘还加速机械的磨损，缩短精密仪器的寿命。

二、掘金工作面煤尘的防治方法

掘进工作面煤尘防治主要从煤尘的产生、降尘、除尘及个人劳动保护4个方面入手，一是施工前对掘进巷道进行注水，或是采取合理的工艺来降低煤尘的产生；二是在煤尘产生地点使用喷雾或除尘装置进行降尘工作：三是在主要巷道进行洒水等工作增加作业场所的空气湿度，达到除尘目的：最后，是职工佩戴过滤口罩等劳动保护，减低煤尘对职工健康的危害。

我国现阶段掘进工作面防尘技术主要有以下几种：

(一)煤层注水防尘技术；由于掘进速度较快，现场实施困难，所以，掘进煤层注水技术不适合现代化生产需要。

(二)合理选择采掘机械的截割机构，机掘工作面的粉尘，主要由下面几个因素造成：1截割时矿体破碎产生的粉尘。2矿体下落或顶板冒落扬起的粉尘，3装运和转载机构带动矿体运动扬起的粉尘，4通风时由风流吹起的粉尘，5其它作业如人工装擂、支护清帮、机器调动等扬起的粉尘。粉尘的多少主要是看掘进机截割效果，如何更合理的设计截割机构，是现阶段煤矿机械研究的发展方向。

(三)喷雾降尘，对煤炭转载，运输时产生的煤生。特别是在转载点上，由于胶带运输具有一定的速度，并且胶带间存在一定的落差，煤块在下落过程中做抛物线运动，细小粉尘受空气阻力和巷道风流的作用，会悬浮起来飞扬在空中，并且随风流扩散形成空气污染。经有关部门对矿井粉尘污染进行现场测试，测试结果发现转载点附近粉尘浓度达225mg／m~3，严重超过国家标准(22mg／m~3)。因此研究转载点附近粉尘的运动模式，如何采取有效措施控制粉尘的产生以及采取何种除尘技术是矿井可持续发展的关键，也是我国现代化矿井中保证职工身体健康迫在眉睫的问题。现在普遍采用的喷雾降尘，利用承压水喷雾冲压落煤点煤尘，达到降尘效果。

①机械控制自动喷雾降尘装置。该类装置的特点是结构简单、容易制造，使用和维护方便而且降尘效果好。

②电器控制自动喷雾降尘装置。该装置适用于煤矿转载运输系统中不同的尘源，它是靠电器控制实现自动喷雾。有光控、声控、触控、磁控等多种形式。

(四)炮掘工作面防尘，风动凿岩机或电煤钴打眼是炮掘工作面持续时间长，产尘量高的工序。一般干打眼工序的产尘量占炮掘工作面总产尘量的80％～90％，湿式打眼时占40％～60％。所以，打眼防尘是炮掘工作面防尘的重点。

1、打眼防尘

①风钻湿式凿岩。这是国内外岩巷掘进行之有效的基本防尘方法。

②干式凿岩捕尘。在无法实施湿式凿岩作业时，如岩石遇水会膨胀、岩石裂隙发育、实施湿式防尘效果差等情况下，可用干式孔口捕尘器等干式孔口除尘技术。

③煤电钻湿式打眼。在煤巷、半煤巷炮掘中，采用煤电钻湿式打眼能获得良好的降尘效果，降尘率可达75％～90％。

2、爆破防尘，爆破是炮掘工作面产尘最大的工序，采取的防尘措施主要有以下几种：

①水炮泥。这是降低爆破时产尘量最有效的措施。

②爆破喷雾。这是简单有效的降尘措施，在爆破时进行喷雾可以降低粉尘浓度和炮烟。

(五)机掘工作面通风除尘

机掘工作面虽然采掘机械本身已有了相应的防尘措施，但一些细微的粉尘仍然是悬浮于空气中，尤其是掘进机械化程度的不断提高，产尘强度剧增，机掘工作面的产尘强度就大大高于炮掘工作面，用一般的防尘措施难于控制粉尘。因此国内外研究了通风除尘技术，以便有效地控制高浓度尘源。

1、通风除尘系统。合理的通风除尘系统是控制工作面悬浮粉尘运动和扩散的必要条件，主要有3种通风系统在国内外使用：长压短抽通风除尘系统、长抽通风除尘系统、长抽短压通风除尘系统。

2、通风除尘设备。湿式除尘风机、湿式除尘器、袋式除尘器以及配套的抽出式伸缩风简、附壁风筒等是主要的通风除尘设备。

3、通风工艺的要求。压、抽风筒口相互位置的关系、压抽风量的匹配、局部通风机安装位置：抽出式局部通风机与除尘局部通风机的串联要求是除尘对通风工艺的要求。

(六)锚喷支护防尘

锚喷支护技术发展很快，它也是煤矿的主要产尘源之一。锚喷支护的粉尘主要来自打锚杆眼、混合料转运、拌料和上料、喷射混凝土以及喷射机自身等生产工序和设备。

针对这些产尘源，主要采取以下防尘措施：

1、打锚杆眼的防尘措施。打锚杆眼防尘的重点是解决打垂直顶板锚杆眼和倾斜角较大的锚杆眼时打眼过程的产尘。

2、喷射混凝土支护作业的防尘措施。改干喷为潮喷是降低喷射混凝土工序粉尘浓度最有效的措施。

三、煤尘治理要建立完善管理制度

加强对职工粉尘危害及控制技术的教育，通过多种途径和形式，对员工进行防尘知识教育，使职工充分认识到粉尘对生命和健康的危害性，提高广大职工参与防尘工作的积极性，并建立严格的奖惩制度和考核办法，完善有关防尘技术资料，并分类建档。主要包括有：

(一)防尘工作规划、计划及有关文件；

(二)防尘、测尘管理制度、措施、操作规程；

(三)防尘管路系统图；

(四)工作面煤层注水台帐；

(五)隔爆设施检查记录；

(六)巷道冲尘、刷白记录；

(七)粉尘浓度汇总表、游离Sio2和分散度检测报告单、测尘数据分析报告；

(八)煤尘爆炸性鉴定报告及煤炭自燃倾向性等级鉴定；

(九)水源水质检测报告单；

(十)个体粉尘防护用品发放及使用情况表；

(十一)职工尘肺统计表。

矿井粉尘治理是一项长期艰巨的任务，它不仅关系到职工的身心健康，而且还影响到煤矿的经济效益社会效益等一系列的问题，改善采掘工艺流程、通风方式等，使粉尘产生量最小，是控制粉尘污染的有效途径，采取有效的技术措施抑制和消除已产生和悬浮与空气中的煤尘，是防治煤尘危害的根本方法，建立科学合理的防尘机制，是矿井防治粉尘的基本环境。