浅谈煤矿采掘输煤除尘技术问题及方案的优化

刘晓峰

(山西省阳泉煤业集团创日泊里煤业有限公司，山西 晋中 032700)

引 言

21世纪以来，空气问题始终是影响国民身体健康的重要因素，而煤炭采掘和输煤过程中所产生的粉尘也是影响空气质量的主要元凶。在煤炭采掘现场，往往通过简单的注水来降低粉尘空气中的粉尘，或者通过改进采掘设备来使空气达到国家规定的空气含尘指标。在运输煤炭的时候，会通过改造运输煤的皮带来实现除尘。而煤炭采掘现场的粉尘均是可燃成分，降尘既是为了提高煤炭资源的开采率和开采质量，减少资源浪费的现象，同时除尘降尘也减少了安全隐患，保障了采掘现场的安全工作，从而有效地改善了空气环境，提高煤矿开采的效率，保障了煤矿采掘现场的安全开采。

1 煤炭粉尘危害以及除尘技术问题

1.1 煤炭粉尘危害

煤炭粉尘主要是由煤炭采掘现场、输送阶段、筛选过程以及对煤层岩石粉碎所产生，如果煤矿工人长期处在粉尘下工作，则会导致尘肺病的发生，从而对患者的健康、家庭带来沉重的灾难。尘肺病是影响人们生活最严重的疾病，也是现在医疗水平不能治愈的绝症，而且，尘肺病的潜伏期长，一旦发病，已达到严重的地步，由粉尘并摧毁的家庭不计其数。而煤炭采掘现场，粉尘浓度的高低直接影响着矿工的身体健康状态，甚至对周边居民也有所影响。而当空气中粉尘的浓度达到一定极值时，一旦遇到明火或热源就会发生爆炸，其危害范围广阔，所产生的温度和大量的有害气体直接威胁到工人的生命安全，因此，要确保降尘设备的正常运转，对煤矿施工现场所产生的粉尘进行严格控制。

1.2 煤矿采掘、输煤除尘管理不善

中小煤矿企业管理者忽视对采掘和输煤过程中所产生的粉尘，也没有按照国家相关规定安排专业除尘设备以及对施工环境现场进行粉尘检测，或者在除尘设备管理过程中，随便安排人员进行除尘操作，没有专业的除尘降尘知识和操作除尘设备的能力，一旦遇到紧急情况，没有任何能力去处理。在大多数煤矿产业中，输煤管理上存在严重纰漏，没有严格的规章制度和输煤的操作标准，从而导致煤矿现场充斥着大量的粉尘，对整个施工现场形成较大的危害。煤矿企业应兼顾经济效益和社会效益，并且要注重周边空气环境的质量检测工作和员工的身体健康状况，把握好煤矿产业升级转型的关键。

1.3 煤矿采掘和输煤除尘技术不足

改革开放之初，我国大力发展经济，却忽略了对环境的保护。但近些年，空气质量的下降引起人们的注意，国家也出台了多项治理空气环境的措施，而在煤炭开采方面，对除尘设备和现场浓度有了明确的规定，并对技术进行了严格要求。但前期，由于我国煤炭除尘起步较晚，缺乏相关的煤矿除尘经验。投入的除尘设备大多除尘效果差，设备体积大、阻力强。煤矿粉尘防治工作往往以向煤层注水来达到降尘的效果。再者，矿井内部的通风系统没有得到较好的完善，容易让矿井内堆积粉尘和有毒气体，一旦工人在井下工作时间过长，就有可能因吸入这些粉尘和有毒气体出现晕厥甚至危害生命，而且，当粉尘累积到一定程度时也会对采掘设备产生一定的磨损，从而导致生产损耗成本增加。输煤阶段，由于注水降尘的效果不明显，不仅对除尘未起作用，反而会造成大量的水资源浪费。而采用静电除尘，虽然达到了最佳的除尘效果，但设备的投入费用和维护费用较高。除此之外，其他的除尘设备，均存在除尘效率低，粉尘泄露等问题，均未达到除尘标准。

2 煤矿掘进工作面除尘系统的优化

2.1 泡沫除尘技术

在传统煤矿除尘过程中，由于掘进机自带的外喷设备水压小、水质差，对除尘降尘的效果不是很明显，于是就将泡沫除尘技术加入到外喷设备上，结合双方的优势开展掘进除尘工作。具体的来讲，将泡沫除尘技术和喷射装置相结合，装置在外喷设备的位置上，并有实操员通过手持操作向外喷射泡沫，然后借助掘进机履带的方向，通过风水管接入发泡装置，以此来实现掘进机泡沫除尘，见图1。

图1 泡沫除尘装置安装结构示意图

将泡沫除尘装置安装完毕后，并将发泡剂加入到装置内，通过将参数调节到一定数值，展开数据测验。掘进机在正常的工作状态下，通过对煤石的破碎切割，然后借助专业的测量仪进行读数，并做好现场的数据测定记录。通过对泡沫装置使用前后进行对比，可以明显的发现空气中粉尘浓度的差异。例如，在泡沫装置使用之前对矿井内粉尘浓度的测量数据为665.34 mg/m3，而使用过后粉尘的浓度降到了224 mg/m3，由此可见，泡沫除尘的效率达到了65.9%左右[1]。

由上述的实验结果可以看到，使用泡沫除尘设备之后巨，掘进过程中产生的粉尘浓度有所降低。而在未开始应用设备之前，相关操作员必须在佩戴专用设备下才能开展正常作业，而应用泡沫设备之后，工作井道的清晰度大幅度提升，这不仅提升了操作技术员的安全系数，也大幅度提高了掘进工程的效率。

2.2 气水联动喷雾装置

煤矿掘进工程中，原喷雾装置的使用无法实现对整个断面的覆盖，而且，由于巷道粉尘和水质的原因容易造成喷雾装置出现堵塞的状况，这不仅提高了煤矿掘进的成本，而且还加大了喷雾设备的工作量。为了解决上述喷雾装置的问题，通过使用净化水幕来优化气水联动喷雾设备。具体的使用方式如下：通过将四寸、两寸、一寸等短管和锚杆螺母链接起来。然后通过高压喷出水雾，而在安装顶板锚杆上，要与捕尘网保持在5 cm范围内。通过现场的试验发现，整个喷雾的喷射半径实现在1.5 m，要确保水幕覆盖整个断面[2]，见图2。

图2 净化水幕气水联动喷雾结构示意图

等到所有的装置都装备完后，就要保持各管路之间的联系，并保持风管和水管的截止阀保持开启的装填。然后通过气水联动喷雾装置所喷射出的雾化程度，来对风、水的出水量进行调节，从而保持整个试验阶段的结果准确。

而通过真实的试验数据可知，在对全网进行评测的过程中发现，在使用水雾之前空气中粉尘的浓度保持在410 mg/m3，而使用过后，整体的浓度降到了300.56 mg/m3。使用前后的除尘效率大约提高了17%左右。

在上述的试验结果中可以看到，气水联动喷雾设备在煤矿开采掘进的工作中所达到的除尘效果要明显高于之前的喷雾设备。从技术难题上，解决了之前喷雾装置不出水、除尘效率低的问题，并且实现了对整个缎面的覆盖。气水联动喷雾装置优化程度高，投入成本低，而且设备的坚固程度和耐用程度得到大幅度提升，在后期的安装维护的过程中也极为方便。而该设备的使用促进掘进工程的开采进度，解决了原有喷雾堵塞等问题。

3 结语

煤炭是我国工业发展中重要的资源，但其掘进和输煤阶段所产生的粉尘对环境和人体健康带来重大的危害，甚至会引发火灾、爆炸等安全事故。为了提高开采的效率，保障工人的身体健康，同时提高开采的质量，对除尘进行了进一步优化，在节省成本的基础上，提高了煤矿产业的除尘效率，满足了掘进工程施工过程中降尘要求，为井下工作人员提供较为优质的工作环境，以此大幅度提升煤矿掘进的效率，促进煤矿产业在掘进和输煤的健康运转。