煤矿粉尘

煤矿粉尘（共10篇）

煤矿粉尘 篇1

众所周知, 煤尘爆炸是煤矿五大灾害之一。在煤矿生产过程中, 回采、掘进、运输及提升等几乎所有煤矿作业都产生煤尘, 若不及时除尘使其不断沉积, 受空气波或气流吹动, 煤尘处于悬浮状态, 在引火源作用下很容易发生煤尘爆炸事故。煤尘爆炸所产生冲击波会使落尘重新扬起或可使煤体破碎形成新的煤尘, 导致新的爆炸, 如此反复可形成连续性爆炸[1,2,3], 挥发分减少或形成“黏焦”, 并产生大量CO, 从而造成较高经济损失并导致严重的人员伤亡。近年来煤矿已采取一系列技术措施防治煤尘爆炸, 但由于煤尘所产生的环节较多, 产尘量仍居高不下, 煤矿煤尘爆炸事故仍时有发生。

本文以煤尘爆炸为研究对象, 在分析煤尘爆炸条件基础上, 对煤矿煤尘爆炸事故进行事故树分析, 确定导致煤尘爆炸事故的各种危险有害因素及其重要度, 为防治煤尘爆炸提供理论依据。

1 事故树分析

事故树分析 (Fault Tree Analysis, 简称FTA) 采用演绎逻辑方法进行危险分析, 以系统可能发生或已发生的事故作为分析起点, 将导致事故发生的原因事件按因果逻辑关系逐层列出, 用树形图表示出来, 构成一种逻辑模型, 然后定性或定量的分析事件发生的各种可能途径及发生的概率, 找出避免事故发生的各种方案并选出最佳安全对策[4]。事故树分析既适用于定性分析, 又能进行定量评价, 具有直观性, 可对造成事故发生各种因素及其逻辑关系做出全面、简洁和形象的描述。其基本程序如图1所示。

2 煤尘爆炸条件

根据煤尘爆炸事故可知, 同时具备三个条件才能发生煤尘爆炸。主要包括:

(1) 煤尘自身爆炸性, 需通过试验确定。

(2) 井下空气中悬浮的煤尘达到一定浓度时, 才可能引起爆炸。影响煤尘爆炸浓度范围的主要因素包括煤的成分、粒度、引火源的种类和温度及试验条件等。一般说来, 我国煤尘爆炸下限浓度为30g/m3~50g/m3, 上限浓度为1000g/m3~2000g/m3[5]。

(3) 引燃煤尘爆炸的高温热源。我国煤尘爆炸的引燃温度一般在700℃~800℃, 几乎一切火源均可达到, 如爆破火焰、电气火花等。

3 煤尘爆炸事故树分析

3.1 建立事故树

通过查阅相关资料, 分析煤尘爆炸影响因素, 建立煤矿煤尘爆炸事故的事故树, 如图2所示。

3.2 事故树定性分析

3.2.1 最小割集

最小割集表示系统的危险性, 是引发顶上事件发生的一种可能途径。由此可知, 最小割集数目越多, 导致顶上事件发生的途径越多, 系统越不安全。若最小割集所含基本事件越多, 顶上事件发生越难。求出事故树全部最小割集就可掌握事故发生的各种可能, 确定系统薄弱环节, 直观判断那种途径最危险, 从而为预防事故提出针对性的预防措施, 并有利于相关事故调查。

根据煤矿煤尘爆炸事故树, 通过布尔代数简化法, 可知该事故树结构函数:

求出最小割集有

{X2, X2, X3, X6};{X2, X2, X3X7};{X2, X2, X3, X8};……{X2, X2, X5, X9};{X2, X2, X5, X10}, 共15个, 即可导致煤尘爆炸事故有15种途径。

3.2.2 最小径集

最小径集中的基本事件都不发生时, 顶上事件必然不发生。故最小径集代表了系统的正常模式, 反映系统的可靠性。与最小割集相反, 最小径集数量越多, 系统越安全, 从而寻找最优的安全途径。根据相互对偶含义, 可知成功树的结构函数为:

成功树的最小割集即原事故树的最小径集, 分别为:

3.2.3 结构重要度

结构重要度是指不考虑基本事件自身的发生概率, 或者说假定各基本事件发生概率相等, 仅从结构上分析各个基本事件对顶上事件发生所产生的影响程度[4]。煤尘爆炸事故树比较简单, 而且没有重复事件, 利用最小径集来判定结构重要度。是单事件最小径集, 中有3个基本事件, 中有5个基本事件, 因此结构重要度顺序为:

3.2.4 分析与对策

通过煤尘爆炸事故树定性分析, 可知最小割集15个, 最小径集4个。也就是说发生煤矿煤尘爆炸事故有15种可能性, 但从最小径集可以看出, 只要采取径集方案中任何一个, 煤尘爆炸事故就可以避免。但煤尘自身爆炸性无法消除, 说明开采具有煤尘爆炸危险的煤层, 能有效控制和预防煤尘爆炸事故的发生, 有3种方案可供选择。

根据基本事件结构重要度的分析, 结合基本事件控制的难易程度, 采取避免基本事件发生的防范措施应考虑结构重要度大的入手。因此, 从控制煤尘爆炸事故发生角度来看, 可从最小径集所含基本事件少的如入手采取预防事故对策, 便于系统达到经济、有效、安全的目的。预防煤尘爆炸事故应首先考虑人为因素除尘措施和避免产生大量煤尘, 另外各种引火源是引起煤尘爆炸的基本条件, 应多加重视。

4 预防煤尘爆炸措施

根据以上分析结果, 预防煤尘爆炸事故必须防止煤尘积聚和消除引火源。但安全是相对的, 除采取防范措施避免事故发生以外, 应采取措施尽可能降低煤尘爆炸危害范围。

4.1 综合防尘措施

基于上述分析, 首先应该采取综合防尘措施, 减少生产中煤尘发生量和浮尘量, 能从根本上消除隐患。具体措施为:

(1) 按设计要求进行煤层预注水, 湿式作业, 降低采掘面各生产环节产尘量, 使煤尘浓度降到爆炸界限以下。

(2) 通风除尘。悬浮矿尘随风流流动作用排出, 能有效地降低矿尘浓度。

(3) 采用除尘装置将矿尘捕获, 进而降低矿尘浓度。

4.2 防止煤尘引燃

引火源是煤尘爆炸的起源, 应加强火源的管理, 即严禁一切非生产性的热源。杜绝明火, 在井下严禁电焊、气焊等;加强井下火区管理;严格执行放炮规程, 采用水炮泥, 加强喷雾, 消除放炮火花;加强电气设备管理, 杜绝电气火花;强化防火技术措施, 预防火灾事故, 杜绝引爆火源, 实现安全生产。

4.3 局限煤尘爆炸措施

通过以上措施只是尽可能降低煤尘爆炸发生概率, 但不能保证完全杜绝。因此, 还应将煤尘爆炸局限于较小的范围, 采取降低爆炸威力、隔绝爆炸范围的措施, 如清除落尘、撒布岩粉、设置水棚、岩粉棚、自动隔爆棚等。

5 结论

防治煤尘爆炸事故作为煤矿安全生产工作的一部分, 应采取合理措施避免其发生。通过煤矿煤尘爆炸事故树分析可知, 多个危险有害因素共同作用造成事故发生。根据最小割集可知导致煤尘爆炸有15种途径, 从而说明煤尘爆炸发生形式多样性和复杂性, 同时说明煤尘爆炸事故发生可能性和危险性很大。根据最小径集计算出各基本事件结构重要度可知, 各基本事件对顶上事件影响程度不同。因此, 在制定预防措施时, 可依据各基本事件的结构重要度排列, 结合客观实际从小到大选定。

参考文献

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[3]冷杰宣, 等.矿井煤尘爆炸机理及预防技术[J].采矿技术, 2009, 9 (4) :55-57.

[4]汪元辉.安全系统工程[M].天津大学出版社, 2004.

[5]张国枢.通风安全学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2011.

煤矿粉尘 篇2

一、粉尘

1、粉尘来源及危害粉尘是煤矿生产中主要的有害因素，现代矿井掘进工作面大都实施综合机械化掘进，在掘进、装岩、清理、运输及支护等过程中，均能产生大量含矽量较高的粉尘；进行凿岩时，也产生大量粉尘。采煤工作面主要实施综合机械化采煤，在割煤、装煤、运煤及支护过程均可产生粉尘。煤矿工人长期吸入含有大量游离二氧化硅的岩尘、煤尘或混合性粉尘，可发生矽肺、煤肺或煤矽肺。

2、粉尘控制喷雾洒水、湿式作业是矿井作业防尘的主要手段，在实际操作中做到合理设计防尘洒水管网，管路敷设应达到所有采掘工作面、硐室、运输机转载点、采掘工作面回风巷和运输巷道，并确保洒水管路的压力和水量能满足整个矿井喷雾洒水防尘需求。

3、综采面防尘合理选择采煤机截割结构的结构参数和工作参数；在采煤机上设置合理的喷雾系统，进行高压喷雾降尘；在液压支架上设置喷雾（间架喷雾）控制阀，供移架及放煤时自动喷雾降尘；采用合理通风技术，设置最佳风速。

4、掘进面防尘掘进机配备喷雾洒水、水-空气喷射器除尘装置。

5、锚喷支护作业防尘设置合理的锚喷工艺，采用气力自动输送、机械搅拌、湿喷机喷射等措施；设置通风排尘、喷雾洒水、水幕净化、除尘器除尘设施措施。

6、普掘面防尘采用湿式凿岩打眼、水封爆破及水炮泥、放炮后喷雾洒水、水幕净化、冲洗岩帮及装岩洒水等作业方式作业。井下风动凿岩开钻时应先开水后开风；停钻时应先关风后关水。

7、装载运输防尘在装载机上配置喷雾洒水装置，对转载点进行喷雾洒水。

8、其他防尘措施对破碎机进行喷雾洒水降尘，并对破碎机实行密闭；在运输巷每隔200 m 左右设置2 ~ 3 道水幕降尘。

9、地面生产防尘措施地面洒水抑尘，地面积尘清扫，输送皮带和转运点密闭及喷雾洒水，振动筛、分级筛密闭并设置除尘器除尘。

10、个体防护督促工人佩戴防尘帽和防尘口罩。

11、通风及其重要性

为了保证煤矿工人的身体健康，提供适宜的生产环境和条件，提高工作效率，《煤矿安全规程》对井下工作地点空气的主要成分做出了具体规定。氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%，氨、一氧化碳、氧化氮、二氧化硫、硫化氢等其他有害气体不得超过最高容许浓度。矿井需要的风量应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值：（1）按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4 m3。（2）按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需风量的总和进行计算。各地点实际需要风量，必须使该地点风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体，风速，温度及每人供风量符合《煤矿安全规程》的规定。

在我国煤矿发生重大瓦斯爆炸事故的案例中，与通风能力不足造成瓦斯超积聚有着直接的关系。造成矿井风量不足的原因主要是现代大型矿井进入深部开采后，煤层瓦斯含量、在开采过程中的瓦斯涌出量加大；再者现代大型矿井推广应用了综采、综放开采方法，产量大幅提高，瓦斯涌出量也随之增大。而另一方面，煤矿防尘要求降低风量，防止造成扬尘，这就要求矿井每年安排采掘作业计划时必须核定矿井生产和通风能力。

噪声与振动来源及其危害

关于新时期煤矿掘进粉尘防治措施 篇3

摘 要：文章主要从煤尘产生的原因，并探讨了如何采取有效措施控制粉尘的产生以及采取几种除尘技术是矿井可持续发展的关键。

关键词：煤矿；掘进；粉尘；原因；危害；防治措施

一、产生煤尘的原因与危害

（1）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。（2）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、新时期煤矿掘进工作面煤尘的防治方法

1.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。

2.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。

3.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。

4.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、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。

5.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。

6、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。

煤矿粉尘爆炸事故树分析 篇4

事故树分析法(Accident Tree Analysis,简称ATA)是安全系统工程分析方法中最重要的分析方法之一,它是从要分析的特定事故开始(顶上事件),一层一层的分析此事故的发生原因,最终找到引发此事故的基本原因,即事故树的底事件为止,这些底事件叫做基本事件。事故树分析法能辨识和评价各种系统的危险性,不仅能够对事故的直接原因进行分析,而且也能够分析出导致事故发生的潜在原因[1]。事故树分析法能够对事故及不安全因素进行提前预测,估计事故可能造成的后果,寻求最合理的预防手段和治理方法。事故发生后应用事故树分析法分析事故原因,十分简单明了[2]。因此,事故树分析法广泛应用于生产实践中,对安全管理的现代化和企业的平稳发展起到推动作用。

2 事故树分析方法

2.1 准备阶段

(1)确定要分析的系统。要宏观地了解所要分析的系统,在分析过程中,要处理好此系统和与此系统相关的其他条件之间的因果关系,确定分析范围,明确对此系统有安全影响的因素。

(2)熟悉系统。要对所确定的系统进行深入了解,并对与此系统相关的资料和数据进行收集。

(3)对此系统发生事故的各种因素进行深入调查。仔细调查影响此系统的因素,包括主观因素和客观因素。

2.2 事故树的编制

(1)确定事故树的顶上事件,即所要分析的事件。顶上事件可以是一些易于对企业的生产造成影响的事件,也可以是能够对生产造成严重后果的事故。

(2)明确与顶上事件相关的事件。从主观和客观等因素进行分析,找出所有与之相关的事故原因,将事故原因对顶上事件的影响性进行分析。

(3)编制事故树。将事故树的顶上事件和与其相关的事故原因事件,用“与”和“或”等相关逻辑符号,按逻辑关系绘制事故树。

(4)对事故树进行定性分析,求出事故树的最小割集和最小径集,并确定基本事件的结构重要度,根据结构重要度确定安全保障措施,以预防此事故的发生[3]。

3 煤矿粉尘爆炸原因分析

煤矿粉尘简称煤尘,是伴随采煤生产过程产生的矿岩微粒,煤尘在煤炭采掘中随处可见,几乎无所不在。煤尘造成的猛烈爆炸经常导致人员伤亡,设备损坏,生产停顿。如果合并瓦斯爆炸,那后果更加惨烈。程度严重的还会摧毁矿井,破坏采煤工作面,堵塞通风,导致大面积顶板垮塌,对煤炭安全生产和矿工生命安全威胁极大。很多矿井都存在煤尘爆炸的危险和隐患。粉尘积聚与火源相遇是煤矿粉尘爆炸产生的必然原因。煤尘悬浮在空气中,因颗粒小,与氧气接触面积增大,氧化能力显著增强。当有火源存在,环境中又存在一定浓度的煤尘时,二者相遇就会燃烧产生大量可燃气体。可燃气体与空气混合,促使强烈氧化燃烧,在介质中迅速传播,使附近煤尘扬起,继续受热燃烧,并释放更多可燃气,达到一定程度,便形成爆炸。据统计,全国煤矿,每15起死亡百人以上的特大事故中,煤矿粉尘、瓦斯爆炸就有13起,占事故总数的87%。在统计中发现,年产3万t以下的中小煤矿,有煤矿粉尘爆炸危险的占93.6%。因此,采用事故树分析法对煤矿粉尘爆炸事故进行分析,找出引起煤矿粉尘爆炸的直接原因和潜在原因,对今后煤矿安全监测和治理工作具有举足轻重的作用。

4 煤矿粉尘爆炸事故树的建立

根据查阅的相关资料,找出引起煤矿粉尘爆炸的相关因素,建立的煤矿粉尘爆炸事故树如图1。

5 最小割集和最小径集以及结构重要度分析

5.1 最小割集

最小割集代表的是系统的危险性,每个最小割集都是引发顶上事件的一种可能途径,最小割集的数量越多则说明系统越不安全[4]。求出最小割集可以全面地掌握事故发生的各种可能,为事故的预防以及发生事故的调查提供方便。

根据所建立的事故树,通过布尔代数法求得煤矿粉尘爆炸事故树最小割集如式(1):

式中:T——顶上事件;

Ai、Bi——中间事件;

Xi——基本事件。

由分配组合数学公式求得最小割集数为3×2×15=90条。由于最小割集数目众多,这里不一一列出。

5.2 最小径集

最小径集代表的是系统的安全性,顶上事件不发生的条件就是其中某一个最小径集中的基本事件都不发生,因此,事故树中最小径集数量越多,则系统越安全。计算出最小径集,可以明确掌握避免顶上事件发生的几种可行性方案,为控制事故的发生提供有力依据。最小径集的求法是将最小割集中的“与”门用“或”门替换,“或”门用“与”门替换,基本事件的发生用不发生替换。则得到与原事故树相对的成功树。其计算过程如式(2):

式中:T'——顶上事件的否定事件;

——中间事件的否定事件;

——基本事件的否定事件。

同理可以算出最小径集数为5条。

5.3 结构重要度分析

所谓结构重要度分析,是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度。即在假定各基本事件发生概率都相等的情况下,分析各基本事件的发生对顶上事件的发生所产生的影响[5]。基本事件结构重要度越大,影响顶上事件的程度越大。根据当最小割集中基本事件的数目相等时,基本事件出现的次数多的比基本事件出现次数少的事件结构重要度大的原则分析可知:

6 结果分析

由事故树结构看出,导致煤矿粉尘爆炸事故的基本原因有20条,这些因素的互相组合就能够导致事故的发生。所以煤矿粉尘爆炸事故的危险性必须引起足够的重视。

从计算出的最小割集和最小径集的数量来看煤矿粉尘爆炸事故,最小割集是90组,最小径集是5组。因此发生煤矿粉尘爆炸事故的可能渠道有90条,预防渠道有5条。

从结构重要度来分析煤矿粉尘爆炸事故可知,人为因素除尘不良和粉尘的大量产生是引起煤尘爆炸的主要原因。另外,各种火源也是引起煤矿粉尘爆炸事故必不可少的因素。所以对此要多加重视。

7 防治措施

由以上分析可知,煤尘的积聚和火源两者相遇是引发煤矿粉尘爆炸的重要原因。因此要想预防事故发生,就得想办法减少煤尘,去除火源,隔绝爆炸。

(1)减尘与降尘。减尘降尘应该是预防措施的核心部分,也是唯一能从根本上消除隐患的办法,在井下采掘中,定时定点采集煤尘,测量其浓度和成分,随时掌握煤尘的生成量,开展动态监测。煤层注水是减尘降尘的一个非常好的方法。开采前,预先在煤层打孔,通过钻孔注入压力水,使煤体充分湿润,就可以使开采过程中的煤尘大大减少。湿式钻孔也是减尘降尘的一种方法,在采煤时,利用空心麻花钻杆、湿式钻头和湿式煤电钻带水钻孔来降尘。对大型机采煤矿,在采煤过程中,边掘进边洒水,同时对液压支架与封煤口喷雾洒水,能使空气中煤尘含量大大减少。

运输系统的转载点粉尘产生量大,也是煤尘爆炸的高危地点,对运输转点喷雾,可以增大煤尘含水量,减弱其飞扬能力。而沉积在巷道的煤尘,一旦被意外吹起,就能形成煤尘云,增大爆炸危险[6]。因此,定期冲洗运输道和回风道,能有效防止落尘再次飞扬。

还有一种减尘降尘的办法就是风流净化,就是在一小段巷道中,设置若干喷雾头,喷雾形成的水雾能将巷道封闭,使空气中大部分粉尘在经过时被捕捉和过滤掉。这些措施都可以有效降低粉尘密度,使煤尘爆炸风险大为减少。

(2)防止煤尘引燃。火源是煤尘爆炸的罪魁祸首,稍有不慎,就会招来惨祸。煤尘爆炸有三高一多,即产生高温、高速、高压,和大量一氧化碳。火源问题大多是人为因素造成,消灭明火必须从安全教育做起。真正把安全意识化为职工自身的安全需求,再加上规范的操作技能培训和监督机制,才是安全生产的重要保证。在日常工作中,要严格执行下井检查制度,不允许携带烟草和点火物下井。为防止静电产生火花,还要严禁穿化纤衣服下井。

煤矿井下条件复杂,矿井不断延伸,供电压力逐渐增大,系统不够稳定,容易造成电压质量下降。设备启动不畅,电器设备、电缆出现漏电、短路现象,比较容易产生电火花。因此,供电网络必须符合煤矿安全规程的规定,电缆线接头不能破损,使用暗接头,这种方式不容易漏电,不容易产生电火花。经常检查机电设备的阻燃外壳是否完整,地线是否正常。井下通风可以冲淡和排除有害气体及浮游矿尘,风量掌握很重要,风量太小容易使煤尘积聚,过大又会造成落尘飞扬。

井下使用的风筒、电缆和橡胶塑料制品,都要经过抗静电和阻燃处理,普通塑料、橡胶、人造革不能用于井下。

在有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中,必须使用煤矿安全炸药,不合格或变质的炸药不准使用。爆破时,其装药量、雷管、炮泥及放炮地点附近的瓦斯浓度等必须遵守煤矿安全规程的规定。严格执行一炮三检制度,加大放炮安全监管。这些措施能有效阻断井下火源,从根本上防止煤尘的引燃和爆炸。

(3)隔绝煤尘爆炸。在巷道中间部位靠近顶板的地方,设置水袋棚,按纵深方向排列。水袋内装满清水,一旦煤尘爆炸,压力波在巷道传导、击碎水袋,水压力波形成水雾,扑灭随后到来的火焰,阻断后面的煤尘,隔绝爆炸。水槽棚也是隔绝煤尘爆炸的方法之一,其原理与水袋棚类似,也是依靠水雾扑灭火焰,隔绝爆炸。这两种措施,由于隔爆效果好,成本低廉,因此被各大矿山广泛使用。

参考文献

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[5]王文才,张世明,周连春,等.大型露天金属矿爆破的事故树分析[J].金属矿山,2010,(4):163-166.

浅谈煤矿井下粉尘的治理 篇5

2008级采矿工程

高德营

摘要：根据煤矿井下粉尘的特性及其危害和对井下空气污染的状况，提出了针对井下各产尘源的治理措施和方法。从而改善煤矿工人的作业环境，降低矿工职业病发病率和事故率，提高煤矿生产效益和经济效益。

关键词：粉尘、空气污染、喷雾降尘.净化风流.煤层注水.个体防护

目前我国煤炭开采以井工开采为主，目前我国煤炭产量构成，井工矿开采的煤炭产量占全国煤炭产量93%以上。由于井下采煤空间狭小，工作地点多变，通风效果差,不使用撒水降尘,不冲刷井壁巷帮,干打眼等原因,造成煤矿粉尘在矿井开拓.掘进.采煤.运输.提升.转载等过程中,因煤层被破碎而产生粉尘,并能较长时间悬浮与空气中的岩石和煤炭的细微颗粒,大量的粉尘，严重污染井下环境,严重威胁着工作人员的身心健康和加快对机械的磨损.为了搞好采煤工作面的防治，有效降低其粉尘浓度，必须针对井下不同尘源采取相应的治理措施，以达到对粉尘进行综合治理的目的。

1、井下粉尘的分类及其特性与危害

煤矿井下粉尘是指在煤矿生产中产生的微细煤尘和岩尘的总称。

1。1煤矿粉尘主要包括岩尘和煤尘,形状不规则,颗粒大小分布范围很广,按矿尘粒径可划分为:

(1)粗尘:粒径大于40&m,相对于一般筛分的最小颗粒,在空气中较易沉降.(2)细尘:粒径为10-40&m，肉眼可见，在静止空气中做加速沉降。

（3）微尘：粒径为0。25-10&m,用光学显微镜可以观察到，在静止空气中做等速沉降。

（4）超微尘：粒径小于0。25&m,要用电子显微镜才能观察到，在空气中做扩散运动。

1。2煤矿井下粉尘具有如下特性：

（1）粉尘表面吸附一层空气薄膜，阻碍粉尘间或水滴与粉尘间的凝聚沉降。

（2）粉尘的分散度增大，吸附在表面的氧分子增多，加快了粉尘氧化分解过程。

（3）细微岩尘由于表面积增大，岩尘中的游离二氧化硅很容易溶解于人体肺细胞中，引起尘肺病。

（4）采掘工作面中产生的新鲜粉尘较回风道中的粉尘易带电。

由于粉尘具有这些特性决定了以下危害：易引起尘肺；易引起燃烧和爆炸；高浓度粉尘能加速机械磨损，缩短精密仪器的使用寿命。

2、井下粉尘污染的治理

2.1、采煤工作面粉尘的治理

采煤工作面时煤矿产尘量最大的作业场所，为了搞好采煤工作面粉尘的防治，有效降低其粉尘浓度，必须针对采煤工作面的不同尘源采取相应的防治措施，以达到对粉尘治理的目的。

目前滚筒采煤机降尘的主要方法是采用滚筒内外喷系统，即一雾状压力水射流冲击截齿和截齿产生空间湿润破碎煤体，捕捉破碎飞扬的煤尘。

采煤机滚筒内喷雾系统的喷嘴一般都没在滚筒的适应位置上，喷雾射六轴线正对截齿的截割区，采煤机开动时，喷嘴喷雾，截齿实现湿式截割，这样能将粉尘歼灭在产生处附近。外喷雾的喷嘴一般都没在截割部靠煤壁一侧，采煤机采煤喷雾器向飞扬的滚筒附近的煤尘喷雾。如果供水参数选择合适，外喷雾也能取的好的降尘效果。实验证明内外喷雾同时运用比单独使用任意一种效果好。降尘率可提高25%-30%。内喷雾的优点是雾化水直接射到截齿切割点，能将煤尘尽量消灭在产尘处附近，降尘率比外喷雾高30%，内喷雾还能降低截齿温度，预防摩擦火花，延长截齿使用寿命。

现在多数采用的内喷雾一般均属于低压灭尘方式，水压均为2MPa,由于压力不能提高供水管旋转密封的限制，实际喷水口压力远低于2MPa，水压较低，雾化效果差，喷嘴堵塞后不能自动清理，所以采煤机的内喷雾目前都达不到预期效果。

采煤机外喷雾主要采用喷雾向截割部喷雾，保证高效的喷雾效果是喷雾器的确定合理的安装位置，高压外喷雾可使总粉尘降尘率达到90%以上。

2。2综采放工作面的粉尘治理

80年代后期综采（放）顶煤面实现高产高效，瞬时生产能力增至20-30+-/min以上。90年代后，我国迅速发展了棕采放顶煤技术，该技术倨有高产高效低耗的特点。但同时带来了产尘点多，产尘量大，粉尘污染严重的问题，因此，在综采工作面采煤机周围，放煤口及移设支架的下风侧，煤尘浓度高达1000-2000mg/m3以上。煤矿工人在这样的环境中工作，极易患肺病，严重危害身体健康，降低生产效率，增加了各种事故的发生。

按照综放面粉尘防治技术机理的不同，可将综放面防尘技术措施分为减尘。降尘。排尘。除尘和个体防护。

（1）减尘措施：煤层注水，采空区及巷道灌水，改进采煤机切割机及选择合理切割参数，选择适宜的放煤方法和放煤参数，改进放煤工艺

（2）除尘措施：包括干式除尘器 湿式除尘器 过滤式除尘器等

（3）降尘措施：喷雾水幕净化风流，防尘用水中添加湿润剂，架间及放煤口自动喷雾，采煤机内外喷雾，运输设备转载点及装载点喷雾撒水，喷雾泡沫降尘。

（4）排尘措施：隔尘措施，如采煤机按设纵向隔尘幕帘，回风巷切口幕帘，破碎机密封罩等综放面采用W型。E型通风系统或U型顺流通风系统选择最佳排尘风速

（5）个人防护：工人戴防尘口罩 防尘面罩

2。2。1破碎机转载点粉尘的处理。破碎机防尘有两种，封闭式破碎机避免粉尘飞扬，在封闭的基础上安装小型除尘器进行抽尘净化，在破碎机的出口处安装喷雾降尘。

转载点降尘的有效方法是封闭加喷雾，通常在转载（即采煤工作面输送机与平巷输送机连接处）加半封闭封罩，罩内安装喷嘴以消除飞扬的浮尘，降低进入采煤工作面的风流含量。为了保证密封效果，密封罩进出口安装半遮式软风帘，风帘用风筒制作。

2。2。2放煤口粉尘的治理。放煤口也是综放面的主要尘源之一，目前放煤口的防尘措施主要还是喷雾降尘，少数煤矿采取物理化学方法（湿润剂或泡沫）降尘。控制方式还是用手动喷雾的最多，只有少数煤矿采用了于放煤同步的联动自动喷雾降尘技术。

2。2。3溜煤眼粉尘的治理。溜煤眼矿尘的控制，关键在于溜煤眼的设计，一般应将溜煤眼布置在回风侧。如因条件限制需设在进风巷道附近时，也应将溜煤眼布置在主要进风巷道的绕道中。溜煤眼口距绕道口的距离应大于冲击风流最大距离（6-100m）。此外，还要采取溜煤眼口密闭、喷雾洒水和通风排尘等综合防尘措施。

2。2。4支架间的喷雾防尘。液压支架在降柱前移和升柱过程中产生大量粉尘，由于通风断面小，风速大，来自空区的矿尘量大增。因此液压支架也是采煤工作面的粉尘防治对象，利用液压支架和放煤动作联动的自动喷降降尘装置，一但移架就能自动喷雾降尘，既能有效的捕捉移架时产生的粉尘，又不增加工作操作工序，还能取得较好的防尘效果。

2.2、掘进工作面粉尘的治理

（1）凿岩时粉尘的治理。机械凿岩是矿山井下生产过程中的主要产尘源之一，机械凿岩时所产生的矿尘浓度除和矿岩的物理化学性质有关外，主要取决于生产强度等。除矿山井下普遍使用的湿式凿岩降尘及干式孔口捕尘和孔底捕尘外还要泡沫除尘。泡沫除尘技术时一种高效、简便、经济、易操作的新技术。其原理是：在水中加入一定比例的泡沫除尘剂，通过一套机械装置，得到使水的表面张力小于3.5×10-5N/cm2的泡沫溶液。由于将水发泡，不仅节省了大量用水，而且造成了多界面润湿条件，使矿尘增湿并成泥浆，提高了对呼吸性粉尘的捕获率，使其达到90%以上。

（2）爆破作业时粉尘的治理。爆破作业时产尘最集中的生产工序，且其产生的浮游矿尘粒比干式凿岩时还要细微。因此矿尘的自然沉降速度慢，不利于缩短作业循环时间，其污染影响范围可达几十米甚至上百米。爆破作业的产尘量主要与炸药数量、爆破方法和矿尘物理性质及润湿程度有关。

矿山井下广泛采用水泡泥爆破降尘，其使用方法是将袋水的塑料袋代替一部分泡泥填与炮眼内，起到爆破封孔的作用。爆破时水袋破裂，水在高温高压下汽化，于尘粒凝结达到降尘的目的。采用水泡泥比单纯用土泡泥时的矿尘浓度降低20%-50%，尤其是呼吸性粉尘含量有较大减少，水炮泥还能降低爆破产生的有害气体，缩短通风时间，防止爆破引燃瓦斯。此外，还有喷雾降尘、水幕降尘。冲刷巷道岩帮降尘，净化风流等措施。

（3）装岩时粉尘的治理。除常用的喷雾洒水降尘外还有以下两种：①运输机水电连锁降尘，在运输系统所有装载点、转载点，可根据矿尘大小安设定点喷雾装置，进行经常或不定时喷雾洒水。当运输距离较长时，最好采用水电连锁装置，即输送机启动运转时，控制喷雾阀门的电磁阀自动打开，实现喷雾洒水。②矿车运输自动洒水降尘。采用喷雾洒水的办法浇洒矿车，因为考虑到矿车运输不连续的特点，矿山多采用机械传动自动控制方式，当矿车到达指定位置是，装（煤）岩机开始装煤岩启动时，喷雾电磁阀与装煤岩机相结，装（煤）岩机启动运转时，喷雾进行洒水降尘，装没（煤）岩机装满矿石停止运转时，喷雾停止洒水降尘。这样整个装（煤）岩过程都进行洒水降尘。

（4）收尘措施。控制机械工作面含尘气流向巷道外扩散是一种利用气流的附壁效应，将原压入式风筒供给机掘工作面的轴向风流改变为沿巷道壁运动的旋转风流，并使风流不断向机械工作面推进。在掘进机司机工作区域的前方建立起阻挡粉尘向外扩散的空气屏障，封锁住掘进机工作时产生的粉尘；除尘器将工作面的含尘风流吸入吸尘罩，由除尘器净化，从而提高机掘工作面的吸尘效率。

2.3 风流净化措施

净化风流是使井巷中含尘的空气通过一定的设施或设备，将矿尘捕获的技术措施。

当入风井巷和采掘工作面的风源含尘量超过0.5mg/m3时，应采取风流净化措施。矿井风流净化分为主进风源净化和局部地点的风流净化两种。对于主进风源净化，首先要防止地表粉尘进入地下，保护入风质量。当入风流含尘量超标时，可采用水幕净化，净化水幕应安设在支护完好，壁面平整无断猎破碎的巷道内，一般设置位置为：

（1）矿井总入风流净化水幕距井口20-100米巷道内；

（2）分区和采区入风流净化水幕；风流分叉口支流里侧20-100米巷道内；

（3）采煤回风流净化水幕；距工作面回风口10-20米回风口；

（4）掘进回风流净化水幕；距工作面回风口30-50米巷道内；

（5）巷道中产尘源净化水幕；尘源下风侧5-10米巷道内；

在皮带运输的巷道中每隔50-100米按一道全封闭的喷雾，当皮带运输启动，打开喷雾进行洒水降尘，净化风流。水幕的控制方式可根据巷道条件选用光电式。触控式或各种机械传动的控制方式。对井下具备尘源的净化要求采用的除尘装置具有体积小，效率高，阻力小能有效的除去细微尘粒及工作可靠等特点

3煤层注水减尘

煤层注水减尘是煤炭开采中一项有效的预防性减尘措施，早在20世纪40年代，国外已经开始采用此法减尘，至今已成为全世界许多产煤大国的广泛使用措施，我国的煤层注水实验工作从20世纪50年代开始，近年来，许多综放工作面推广煤层注水技术。

3。1煤层注水的实质：

煤层注水的减尘作用主要有以下几个方面：

（1）煤体内的破裂中存在着原生煤尘，水进入后可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效的消除这一尘源。

（2）水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生。

（3）水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质。当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。

（4）煤层注水能预防冲击地压，软化煤体，减少大块煤体，提高回收率，在水中加入防火阻火剂，可以预防火灾，减少火灾的危害，降低工作面环境的温度。

3。2煤层注水方式

工作面超前动压区长钻孔双巷注水是根据工作面超前压力使工作面前方一定宽度内的煤体产生较多的次生裂隙，这一特点，在该区域内实施长钻孔注水方式要确定合理的注水区域即确定合理的注水超前距离和终止注水超前距离，如注水超前距离过大，在非动压区内煤体导水性差，注水困难；如注水超前距离过小，煤体破碎大，次生裂隙过于发育，注水易延较大裂隙流出煤体，达不到注水理想效果。

3。3封孔方式及选择

煤层注水效果的好坏，封孔是关键。封孔有封孔器，水泥沙浆和水泥石膏浆等多种方式。封孔器封孔的缺点是封孔有效长度短，抗高压水的的能力较弱，但低压连续注水效果好，封孔简单。因此适用低压连续注水，水泥沙浆和水泥石膏浆封孔是水平孔，因倾斜孔由于沙浆自重作用会自动添满。根据砂浆在水平收缩会产生月牙状的空隙，造成跑水，对水泥沙浆和水泥石膏及加膨胀剂等各种成分组成，和配比在实验室进行实验表明，采用水泥石膏浆封孔较理想。水泥砂浆和水泥石膏浆等孔封好。它有强度高。封孔长度长，经久耐用。因此，动压注水采用该封孔方式。在实际过程中，根据煤层的性质布置好合适的钻孔选择适宜的水压及科学的封孔方式，然后向煤层注水，达到一个良好的降尘效果。个体防护

矿井各生产环节，尽管采取了多项防尘措施，但也难以使各作业地点粉尘浓度达不到卫生标准，有些作业环节的粉尘浓度甚至严重超标。所以，个体防护是综合防尘工作中不容忽视的一个重要环节，个体防护的防尘目的是使佩戴者既能呼吸净化的纯净空气，又不影响正常工作。防尘用具主要有：防尘面罩。防尘口罩和防尘呼吸器，防尘面具的作用是将含尘中空气中的粉尘通过过滤材料过滤后，使人体吸入清洁的空气，防止空气中的粉尘进入呼吸系统，避免接尘人员受到粉尘的危害，当氧气含量大于18%粉尘毒害性及产尘量不大的工作场所，可使用过滤式防尘面具，而氧气含量小于18%粉尘毒害性大或产尘量的作业场所，可使用隔离式防尘面具。煤矿井下防尘科学管理展望

在机械化采掘作业和运输、转载过程中，都要产生大量粉尘，危害十分严重。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。近几年来，英国研制出的吸尘滚筒，已在英国煤矿50%以上的长壁工作面推广使用。

为适应新世纪采矿工业的发展，建立安全、清洁的作业环境，对呼吸性粉尘的控制，是煤矿防尘工作的主要发展方向。我们应在吸收国外防尘技术经验的基础上，重点发展适合我国煤矿生产条件的吸尘滚筒、高压水辅助切割降尘技术、高压和超高压喷雾降尘、干式布袋除尘技术、声波雾化除尘技术、预荷电降尘技术等。

另外，利用生物技术制造成的生物聚合物等新材料，可做成低阻力、高阻尘率的个体防护用具，防止呼吸性粉尘及其它有毒、有害气体进入人体，保护人体健康。

参考资料：（1）胡卫民 高新春 鹿广利 《矿井通风与安全》 中国矿业大学出版社 2008年

（2）国家安全生产监督管理局《煤矿安全规程》 煤炭工业出版社 2009年

（3）李崇训 《粉尘》 煤炭工业出版社 1999年

（4）辛广龙《一通三防》 煤炭工业出版社 2007年

（5）杨忠东《综放面喷雾防尘技术》 煤炭工业出版社 2007年

浅谈煤矿井下粉尘防治技术 篇6

关键词：煤矿,井下粉尘,防治技术

随着煤矿机械化程度的不断提高和生产工艺水平的不断发展, 粉尘的生成量也在不断增加, 这就使井下作业人员接触粉尘的几率越来越高, 职工长期在充满粉尘的空间作业, 容易患尘肺病, 因此说井下粉尘的存在严重威胁着职工的人体健康。粉尘达到一定浓度还会引发爆炸, 这就给矿井安全生产带来严重的威胁, 不仅会损坏矿井设备, 还能造成人员伤亡。本文重要论述煤矿井下粉尘的防治技术, 来降低粉尘的浓度, 保证矿井的安全生产。

1 煤矿粉尘的产生和分类

1.1 煤矿粉尘的产生

粉尘是煤矿生产过程中产生的各种矿物质的微粒。一般分为煤尘和岩尘两种。煤尘是指粒径小于1mm的煤炭颗粒, 煤尘颗粒含有较多的固定碳为主的可燃物质。岩尘是指粒径小于5μm的岩石颗粒。当岩尘中游离二氧化硅含量超过10%时, 称为硅尘。在煤矿开拓、掘进、采煤、运输等各个生产环节中, 随着岩体和煤体的破坏、碎裂, 便产生大量的粉尘。采掘工作面产生的粉尘数量最多, 约占全部粉尘的80%;其次, 运输系统的各装载点, 煤 (岩) 进一步遭到破坏, 也会产生相当数量的粉尘。此外, 矿山压力和地质构造作用也会产生粉尘, 但所占的比例相对较少。

1.2 煤矿粉尘的分类

煤矿粉尘除按其成分可分为岩尘、煤尘等多种无机粉尘外, 尚有多种不同的分类方法。1) 按矿尘粒径划分a.粗尘。粉尘粒径大于40μm, 相当于一般筛分的最小颗粒, 在空气中极易沉降。b.细尘。粒径为10μm~40μm, 肉眼可见, 在静止空气中作加速沉降。c.微尘。粒径为0.25μm~10μm, 用光学显微镜可以观察到, 在静止空气中作等速沉降。d.超微尘。粉径为0.25μm, 要用电子显微镜才可以观察到, 在空气中作扩散运动状。2) 按矿尘存在状态划分:a.浮游粉尘。悬浮于矿井内空气中的粉尘, 简称浮尘。b.沉积粉尘。从矿内空气中沉降下来的粉尘, 简称落尘。浮尘和落尘在不同环境下可以互相转化。浮尘在空气中飞扬的时间与尘粒的大小、重量、形式等有关, 还与空气的湿度、风速等大气参数有关。3) 按矿尘粒径组成范围划分:a.全尘 (总粉尘) 。各种粒径的矿尘之和。对于煤尘, 常指粒径为1mm以下的尘数。b.呼吸性粉尘。主要指粒径在5μm以下的微细尘粒, 它能通过人体上呼吸道进入肺区, 导致肺病, 对人体危害甚大。

2 粉尘的危害

1) 对人体的危害。煤矿井下职工长期在粉尘环境中工作, 吸入大量粉尘后, 会引起上呼吸道炎症;当职工的皮肤沾染粉尘时会阻塞毛孔, 还可能引起皮肤病或发炎;粉尘还能刺激眼睛引起角膜炎, 造成视力减退;职工长期接触粉尘, 肺部会因吸入大量粉尘患上尘肺病。另外, 当井下作业地点粉尘浓度过高时, 影响作业人员的视线, 使之不能及时发现井下存在的隐患, 导致机械和人身事故的发生。

2) 爆炸危害。粉尘中的煤尘, 具有可燃性, 当空气中煤尘的浓度达到30~40g/m3时, 遇到外界火源, 很容易引起火灾;而还有些煤尘能够发生爆炸, 造成矿井毁坏和人员伤亡, 给矿井带来巨大的经济损失。

3) 污染环境。粉尘不仅污染作业环境, 还能降低工作场所的可见度, 从而影响劳动效率和职工的操作安全。

3 粉尘防治技术

3.1 建立健全管理制度

必须建立健全严格的检查管理制度和专门的组织机构, 抓好防尘劳动保护工作。首先, 对已经建立的通风除尘系统要加强维修和管理, 以保证其具有良好的通风效果。定期检测井下工作面空气中的含尘浓度。加强对长期接触粉尘人员的定期体检工作, 做到早发现早治疗。加强对职工的防尘教育, 在采掘过程中, 要采取喷水降尘的湿式作业。

3.2 采掘工作面综合防尘技术

随着煤矿采掘机械化程度的不断提高, 综采工作面和掘进工作面成为煤矿井下生产过程中最主要粉尘生成源, 也是粉尘危害最严重的地方, 可采取以下防尘措施。1) 改进采掘机械的运行参数。适当改变采掘机械的运行参数, 可以降低采掘作业时的产尘浓度。试验证明, 将采煤机的滚筒转速由50r/min降到39r/min时, 粉尘生成量降低30%。当采煤机的滚筒转速与牵引转速适当匹配时, 也可降低粉尘生成量, 如EDW-170L型采煤机牵引速度为2m/min时, 产尘量最小的转速为50r/min;牵引速度提高到4m/min时, 产尘量最小的转速为120r/min。对破碎机、装载机等机械运行, 也应考虑产尘量最低。2) 采煤机喷雾消尘。采煤机割煤处是综采工作面最大的尘源, 因此, 对此处煤尘的控制是搞好粉尘防治的关键。目前滚筒采煤机的除尘措施仍采用外喷雾和滚筒内喷雾。实践证明, 在采煤机滚筒附近安装水力引射器, 向割煤处进行外喷雾, 可使煤尘降低50%左右。而且还能解决滚筒附近的局部瓦斯积聚问题。3) 在掘进机上安装除尘风机, 在综放工作面的移架、放煤过程中, 支架之间增设洒水喷雾装置, 以达到喷雾降尘效果。4) 采用水炮泥。水炮泥是用盛水的塑料袋代替或部分代替炮泥充填于炮眼内, 爆破时水袋破裂, 在高温高压爆炸的作用下, 大部分水被气化, 然后重新凝结成极细的雾滴并与同时产生的粉尘相接触, 形成雾滴的凝结核或被雾滴所湿润而起到降尘作用。若在水炮泥中添加湿润剂, 粘结剂等物质, 可大大提高降尘效果。5) 采用个人防护装置。实践表明, 要消除每个生产环节的粉尘是十分困难的, 在某些产尘量大的地方更难做到。在这种场合, 应使用个人防护装置:如综采工作面的采煤机司机、开缺口及支架工等, 应带高效、低阻、轻便的防尘口罩。

3.3 通风排尘和净化风流

用通风的方式将矿尘稀释并排出, 是降低井下矿尘浓度的重要措施之一。因此, 要加强掘进通风管理工作, 减少漏风, 提高风筒出口风量, 合理控制风速。当风速过低时, 粗粒矿尘将与空气分离下沉, 不被排出。据试验观测, 当巷道中风速达到0.15m/s时, 5μm以下的矿尘能够悬浮并与空气均匀混合而随风流排出。《规程》规定:掘进中的岩巷最低风速不得低于0.15m/s, 这完全可以满足最低排尘风速的要求。提高排尘风速, 粒径稍大的尘粒也能悬浮并排出, 同时增强了稀释作用, 矿尘浓度也随之降低。风速再增高时, 将扬起落尘, 使风流中含尘浓度增大, 因此《规程》规定:采掘工作面的最高允许风速为4m/s。在产尘量高, 矿尘比重大, 温度比较高的作业地点, 可适度增大排尘风速。

4 结论

煤矿粉尘与现有除尘技术及优化 篇7

1、煤矿粉尘的性质及危害

要制定合理的煤矿粉尘防治措施、完善的除尘技术,我们首先应该正视由煤矿粉尘带来的危害,应该对粉尘的特性有进一步的了解,这样在防治煤矿粉尘时才能做到知己知彼,才能使防尘技术、措施和装备发挥其最大功效。

1.1 粉尘的性质

(1)粉尘的湿润性能

尘粒能否与液体相互附着或附着的难易的性质称为粉尘的湿润性。通常用湿润边界角来衡量水(液体)对粉尘的湿润程度。图1为粉尘润湿边界角。

当θ=0°时,固体完全湿润

当θ=180°时,固体完全不湿润

当θ=0°~90°时,固体的湿润性能良好

当θ>90°时,固体的湿润性能差

煤层的湿润能力是指煤体与水接触时是否容易被水所湿润[1],它表现在煤体孔隙对水的毛细作用力大小和水对细粒煤尘的黏合能力强弱,这都决定于水与煤的湿润边角和水的表面张力系数。水与煤的湿润边角大小反映了水分子和煤炭分子间的吸引力大小,吸引力愈大则湿润边角愈小,愈易于湿润。相反,如水分子之间的吸引力增大,也即水的表面张力系数增大,则湿润边角变大,使煤尘难于湿润。

(2)粉尘的爆炸性

凡能燃烧的粉尘都具有爆炸危险性,当一定粒度的粉尘,其在空气中的浓度达到一定值时,在有明火、电火花或其它高温热源存在条件下可能形成爆炸。如煤尘、泥炭尘、钙粉、铝粉、木粉等均有爆炸性。对于煤尘,含尘量为112~500g/m3,温度为700~800℃时,具有爆炸性。爆炸最强烈时为1 1 2 g/m 3。含硫大于1 0%的硫化矿尘,发生爆炸的范围是250~1500g/m3,温度435~4 5 0℃。

(3)粉尘的凝并性

凝并是单个粉尘粒子之间相对运动和碰撞的结果。布朗运动,或是布朗运动之外再加上流体动力、静电力、重力等其他力的作用,都能使粉尘粒子相互靠近而接触。就约小于1μm的粉尘粒子来说,促使其互相接触的主要原因是粉尘粒子的布朗运动。这是一种由于气体分子和原子撞击粉尘粒子而引起的热运动。如图2所示。

式(2)为粉尘浓度随时间变化表达式[2]。

式中,n0表示开始时的粉尘粒子计数浓度;n表示时间t时的浓度;k表示波兹曼常数;T表示绝对温度;uf表示空气粘度。

1.2 煤矿粉尘的产生及危害

矿山粉尘是矿井在建设和生产过程中所产生的各种岩矿微粒的总称。矿山生产的主要环节如采矿、掘进、运输、提升的几乎所有作业工序都不同程度地产生粉尘。采掘机械化和开采强度、采矿方法、作业地点的通风状况、地质构造及矿层赋存条件都是影响粉尘产生的因素。如图3所示为矿山粉尘的产生过程。

煤矿粉尘主要是长时间悬浮于空气中的岩石和煤炭的细微颗粒。煤矿粉尘的危害性主要表现在4个方面:

(1)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%[3]。(2)严重的职业危害,粉尘对人体的危害,最直接、最严重的是矿肺、煤矽肺和煤肺病,统称为尘肺病。矽肺病致病的主要工种是岩石爆破,接触的是游离二氧化硅粉尘;煤矽肺病致病的主要工种是煤岩爆破,接触的是煤尘中含二氧化硅;煤肺病主要工种是煤层爆破,接触的是煤尘[4]。(3)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。(4)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及腐蚀、缩短精密仪器的寿命、加速仪器的老化、降低了仪器的效率,同时也浪费了能源。

2、煤矿粉尘防治技术

针对粉尘造成的威胁前人做了大量研究,20世纪50年代中期到60年代,国内研究员较系统地进行煤层注水机理及工艺的研究;7 0年代研制出煤层注水专用的高压注水泵及配套注水仪表和器具,形成了煤层注水成套技术;8 0年代煤矿机械化发展迅速,采掘工作面产尘强度也急剧增加,针对采掘面高产尘强度的现状,相关研究员先后研究成功采煤机内外喷雾降尘技术、机采工作面含尘气流控制技术,液压支架自动喷雾降尘技术、综采放顶煤工作面综合防尘技术、机掘工作面通风除尘技术、湿式和干式掘进机用除尘器、锚喷除尘器、转载运输系统自动喷雾降尘、泡沫除尘等多种降尘技术与装备;9 0年代,则进行了超声雾化、荷电喷雾、高压喷雾等高效喷雾降尘技术的研究,使呼吸性粉尘的降尘率大大提高。随着现代科学技术的不断发展,目前研究员们成功研制出了涡流控尘装置、K C S系列新型湿式除尘器和C P C高压喷雾降尘装置,使机掘工作面综合除尘技术配套装备更加完善,采煤机高压喷雾总粉尘降尘效率进一步提高,用水量显著减少;近年来,直读式测尘仪和粉尘浓度传感器的出现,实现了粉尘浓度的快速、实时检测,达到国际先进水平。

2.1 通风除尘技术

(1)净化风流技术,通风井和采掘工作面的新鲜风流含尘量不得超过0.5,风流净化包括井口净化和井内净化,井口净化方法有定期清洗进风井与附近环境的粉尘,井口风流喷雾净化以及改善井口环境条件,比如在井口周围附近植树造林,种植草坪等,井内净化一般在进回风巷道内安装水幕,定期清洗。

(2)最优风速选择[5]

式中,a表示巷道摩擦阻力,N·S 2/m 2;Vp表示平均风速,m/s。在回采进回风道、回采工作面,掘进煤巷及半煤岩巷,允许风速为0.2 5 m/s~4 m/s,一般在干燥煤岩巷道中,最优排尘风速为1.2m/s~2m/s之间。

2.2 湿式除尘技术

根据粉尘的湿润性能,湿式除尘技术可以分为:(1)用水湿润,冲洗初生和沉积的粉尘;(2)用水捕集悬浮于空气中的粉尘。粉尘的湿润机理,即液体将粉尘表面气体挤出后,从其表面扩展的过程,实质上湿润过程也就是固液气三相界面上表面能变化的过程,粉尘的湿润性取决于液体和尘粒表面的接触角,如图1所示。影响除尘效果的主要因素我们可以归纳为表1所示。

在喷雾降尘过程中,降尘效果与采用的喷嘴类型、喷雾机理、喷嘴的布置、喷雾参数及煤尘性质等因素密切相关[7,8]。

2.3 煤层注水除尘技术

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。1890年煤尘注水技术首次在德国的萨尔煤田进行试验,以后便逐步引起了各国的重视。德国,法国及前苏联等国家分别于20世纪60~70年代对注水参数进行了相关研究,得出结论为:当注水速度与煤体吸水速度相等时,注水效果最好。前苏联已研制出测定煤层注水前后煤层水分的仪器。我国煤矿最早于1956在本溪彩屯煤矿进行了煤层注水试验[9]。目前,我国在煤层注水湿润煤体的机理、孔隙分布与注水关系、煤层注水渗透特性、煤层注水中添加湿润剂等方面进行了研究,提出煤层注水的渗透介质模型、可注水孔径范围、湿润剂的选择方法、煤层注水压力选择等理论及实际应用技术。煤层注水是防尘工作中一项预防性治本措施。国内外注水的状况主要有三种,如表2所示。

2.4 减尘技术

减尘措施是防尘工作治本性措施,减尘的思想是减少各个产尘工序的产尘总量和产尘强度,从产尘数量上把关和减少对人体危害最大的呼吸性粉尘所占的比例,在降尘质量上设防。主要减尘技术有:

(1)水炮泥和水封爆破

水炮泥是利用特制的塑料袋装水,代替粘土炮泥填入炮眼内,在爆炸的瞬间,水在高温高压下汽化,大量水汽急剧向周围扩散,同时水在爆炸压力作用下强力渗透到煤体中,从而有效地抑制大量煤尘的产生。

水封爆破是在堵塞炮眼的两炮泥中用装水的塑料袋填于炮眼中,其作用主要借助爆破产生的冲击波。将充填于炮孔中的水飞散在工作面有限空问,吸收空气中飞扬的粉尘和炮烟,以达到消除炮烟与粉尘的目的。水封爆破与水泡泥的不同之处在于,水封爆破是用两段炮泥封存一段水柱。

(2)湿式打眼,即在打眼过程中,将压力水通过凿岩机或煤电钻送入钻孔,以湿润、冲洗和排除产生的粉尘[11]。

2.5 物理化学方法除尘技术

我国从20世纪80年代开始试验推广应用降尘剂等物理化学方法除尘技术,目前常用的技术有以下几种:(1)添加降尘剂除尘技术,几乎所有的煤尘都具有一定的疏水性,加之水的表面张力又较大,添加降尘剂后,则可大大增加水溶液对粉尘的浸润性,即粉尘粒子原有的固气界面被固液界面所代替,致使液体对粉尘的浸润程度大大提高,从而提高了降尘效率,我国煤矿应用的降尘剂有:渗透剂J F C、除尘剂H Y、湿润剂SR-1[12];

(2)泡沫除尘技术,泡沫除尘是一种用无空隙的泡沫体覆盖尘源,使刚产生的粉尘得以湿润、沉积而失去飞扬能力的除尘方法,泡沫除尘可应用于综采机组、掘进机组、带式运输机及尘源较固定的地点;

(3)磁化水除尘技术,磁化水是经过磁化器处理过的水,这种水的物理化学性质发生了暂时的变化,此过程称作水的磁化。磁化水性质变化的程度与磁化器的磁场强度、水中所含杂质的性质、水在磁化器内的流动速度等因素有关。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,使水的结构和性质暂时发生显著的变化,使水的黏度降低,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。目前我国矿山推广应用的磁化器主要有TFL系列与R M J系列磁水器;

(4)声波雾化除尘技术,超声雾化技术是利用超声波特殊性能来雾化水的新兴喷雾技术,该技术能使水充分雾化,实现微细水雾捕尘。影响超声雾化性能的主要因素有气压和水量,雾化效果的衡量指标有两个,一是雾滴粒径,以小于50雾滴所占比例表示;一是单位面积内的雾滴数量[13]。

2.6 防尘装备及仪器

当前,我国煤矿掘进工作面有湿式凿岩、放炮喷雾,装岩洒水、冲洗岩邦、风流净化等五项综合防尘措施。回采工作面有煤层注水、采空区灌水湿润煤体,机组内外喷雾降尘。此外,还研制出防尘帽,防尘口罩等个体防尘用具,光电式煤尘、岩尘、水泥粉尘浓度快速测定仪等检测仪表。表3为国内煤矿防尘设备的研究及成果。

3、对现有煤矿除尘技术的思考

以上根据粉尘的性质,介绍了几种煤尘防治的常用措施.这些措施在煤矿粉尘防治方面也取得了一定的成绩。但随着煤矿机械化程度的提高,开采强度的增大,矿井的防尘问题日益突出。要怎样提高防尘效率我们需要作出新的思考。

(1)提高除尘设备的自动化水平,我们应该利用现有计算机技术,和网络智能化,探究除尘设备的自动化性能。特别在采煤机、液压支架移架喷雾降尘的自动化水平还有待于进一步的提高。这样我们才能使除尘设备有高效的除尘能力。

(2)合理地选择通风方式和工作面风量是通风除尘的关键,适时合理确定工作面风量,使工作面风量既有利于排放瓦斯,又有利于工作面防尘和防火,使工作面的风速达到最优排尘风速。

(3)应根据井下环境实际情况,合理配置和安装除尘设备,因为不同矿井粉尘的性质、类型等有差异,只有技术人员合理的配置和安装才能使除尘设备发挥各自的潜能。同时以上各种防尘技术应该结合起来,互补遗漏和不足之处,这样才能发挥其最大的经济效益。

(4)应该充分考虑粉尘对职工的危害性,根据作业人员的身体健康状况,划分工作场所等级,作出在不同粉尘危害等级场所的工作时间等规定,并按照规定严格执行,以保证作业人员在整个在职期间不会患职业病。

(5)充分利用现有科技力量改进现有除尘技术和创造新的技术和设备,这样才能使未来煤矿安全技术在煤矿安全上发挥重要作用,能够为煤矿创造一个安全、卫生、舒适的井下环境,以适应煤炭工业可持续发展的需要。

摘要：针对煤矿粉尘防治的重要性,首先介绍了粉尘的几个重要特性:润湿性、凝并性等,分析了其机理,随后简单叙述了煤矿粉尘可能引起的四大危害;接着根据煤矿粉尘的特性为出发点,以消除煤矿粉尘危害为目标,介绍了针对国内煤矿开采新形势下的煤矿粉尘防治技术:通风除尘技术、湿式除尘技术、煤层注水除尘技术等,并归纳总结了煤矿除尘设备和仪表仪器研究进展及成果;最后结合现状对现有除尘技术提出了新的思考。

煤矿粉尘 篇8

关键词：煤矿采掘,粉尘防治,发展趋势

一、煤矿采掘中粉尘的来源及其危害

(一) 粉尘的来源

在煤矿开采、存储、运输过程中都会产生粉尘危害。在一些风力较大的煤矿开采现场, 粉尘的危害更为突出。钻探、爆破等技术的施工也增加了施工现场的粉尘量。不同的矿井由于开采方式、地质环境、采掘方法不同, 粉尘污染的程度也会有所不同。

放煤口、采煤机、支架、破碎机并称为四大粉尘污染源。为了改善工人的施工环境, 提高施工效率, 保证施工安全, 就必须要采取合理有效的粉尘防治技术, 有针对性的采取措施, 达到综合治理的效果。

(二) 煤矿采掘中粉尘的危害

第一, 粉尘产生以后有的会依附在地面和矿井壁上, 也有一部分会悬浮在空气中, 固体的粉末会对人的呼气系统造成危害, 长期在这种环境下工作, 肺部容易出现各种病变。第二, 矿井中悬浮着大量的粉尘, 容易导致矿井温度过高, 甚至引发爆炸, 严重威胁施工安全。第三, 粉尘浓度过高就会降低煤炭采掘现场的能见度, 一方面降低了工人的工作效率, 另一方面也容易导致安全事故。第四, 煤矿采掘现场会有各种仪器, 粉尘会对这些仪器产生腐蚀作用, 导致设备提前老化, 影响使用。

二、煤矿采掘粉尘防治技术

煤矿采掘中粉尘危害的防治可以分为开采前、施工中、粉尘产生后三个部分。在煤矿开采前, 可以采用注水等措施, 提高煤矿的湿度, 降低粉尘。在煤矿采掘施工中要采取有效的防尘措施。针对已经产生的粉尘, 必须要采用有效的方法将其过滤和排除。

(一) 注水防尘。

所谓的注水防尘其实就是预湿煤体, 提高煤层的湿度, 达到降尘的效果, 这是煤矿采掘前期重要的准备工作。根据现场作业环境和开采要求的不同, 可以采用静态注水和动态注水两种方式, 使用长孔注水、短孔注水等注水方法。实践证明, 注水能够有效降低煤炭粉尘的浓度, 达到良好的防尘效果。而且注水还可以改变煤炭的物理性质, 在一定程度上降低了煤炭的开采难度。

(二) 通风除尘。

通风是防尘最原始也是最便捷的方式之一。由于各个采矿区的自然环境、矿产构成等方面因素的不同, 采用通风除尘的方法, 必须要因地制宜, 采取最合适的通风措施, 才能充分显示出通风除尘的优势和作用。

(三) 减少产生粉尘的源头。

煤矿采掘中的粉尘危害可以分为可呼吸性粉尘和全尘, 可呼吸性粉尘是对人体危害较为严重的一种。因此, 必须要采取有效的措施, 降低可呼吸性粉尘的浓度。可以采用湿式打眼、水封爆破、水泡泥等施工方法, 还可以通过改进设备的方式, 减少和抑制尘源。

(四) 采用喷雾降尘法。

喷雾降尘的效果较好, 而且具有经济实用的优点, 使用较为广泛, 喷雾降尘法也发展出来多种技术。比如高压喷雾技术、滚筒摇臂径向雾屏技术等。

第一, 滚筒摇臂径向雾屏降尘技术。这种降尘技术是指将一个锥形的喷嘴装置在滚筒摇臂上, 喷嘴喷射出的水雾, 形成隔离粉尘的屏障, 降低了空气中粉尘的浓度。

第二, 高压喷雾技术。高压喷雾技术是对传统喷雾技术的优化, 传统的喷雾技术常因为水质不洁, 导致喷嘴堵塞的情况, 严重影响了喷雾的效果。高压喷雾技术有效解决了这一问题, 提高了喷雾除尘的效果。

(五) 化学除尘技术。

我国化学除尘的起步较晚, 但是发展迅速, 取得了不少研究成果。90年代以来, 我国先后研制出了多种化学除尘试剂, 比如高分子降尘剂、注水表面活性剂等, 化学试剂的除尘效果较好, 其效果比清水降尘好25%~40%。

(六) 空气幕隔尘技术。

空气幕隔尘技术就是在采煤机上安装一个喷气装置, 当设备运行时, 喷气装置也会同时转动形成一个空气流, 将粉尘隔离在气流之外, 对施工人员和设备起到保护的作用。空气流技术的使用较为广泛, 其设备主要有附壁式的风筒和风喷嘴式风筒两种。

(七) 除尘器除尘。

除尘器除尘的原理就是将粉尘分离出来, 从而达到防尘的效果。除尘器在国外的使用较为广泛, 主要的设备有湿式纤维除尘器、过滤除尘器、洗涤除尘器等, 这些设备虽然体积较大, 但是除尘效果好而且消音效果也比较好。我国对湿式除尘器的研究是从近20年开始的, 已经研制出了多种除尘器, 而且使用也较为广泛。

三、煤矿采掘粉尘防治技术发展趋势

随着煤炭开采工作的不断深入, 对粉尘防治工作也提出了新要求。虽然粉尘防治技术的新工艺、新产品和新材料层出不穷, 但是仍然无法满足市场需求。今后的防尘技术将不断深入, 其发展趋势表现在以下几方面。

(一) 合理设计喷雾系统。

煤炭开采工作面的喷雾系统设计将更加合理, 喷雾系统的性能将不断提高, 向着自动化和智能化的方向不断发展。对高效喷雾的研究、喷雾点的布置和压力的设计将成为研究的重点, 对自动化喷雾系统的研究也将不断深入。

(二) 弱水防尘技术不断发展。

所谓的弱水防尘技术就是使用少量的水来达到最好的防尘效果。对弱水防尘技术的研究向着环保的方向发展, 研究的主要内容是干式除尘剂、注水型渗透剂、泡沫除尘剂等节水型的防尘技术和产品。

(三) 研究更加高效的除尘和控尘技术。

高效除尘技术的研究主要是对高效的控尘设备、分段注水技术、辅助除尘设备工作的配套设备进行研究。

(四) 加强对难注水煤层的注水技术研究。

注水是有效的防尘措施, 但是在实际的操作中一些煤层的机理较为特殊, 注水施工较为困难。要加强对难注水煤层的研究, 突破这一技术难题。同时要加强注水自动化系统的研究, 有效的监控注水工程, 提高防尘的效果。

(五) 加强对国外先进技术的学习和利用。

外国的除尘技术相对较发达, 设备也更为先进, 我们要加强对国外先进技术的学习, 取长补短, 促进我国粉尘防治技术的不断发展。超声波除尘、生物试剂除尘等先进技术是日后主要的研究方向。

(六) 加强防尘标准的管理。

在煤矿采掘工作中, 粉尘产生的源头较为复杂, 在实际的粉尘防治工作中, 还面临诸多问题。防尘工作讲求的是效率, 并不是措施越多越好, 而应该是根据实际情况, 选择最合适的防尘降尘措施, 有效的控制粉尘。制定一个合理的防尘标准, 是粉尘控制的重要内容, 能够促进粉尘防治工作的不断发展。

四、结语

粉尘防治问题是一个老问题, 随着矿产开采行业的不断发展也会出现许多新问题, 因此需要研究工作者在不断完善现有粉尘防治技术的基础上, 研发出更加高效节能的粉尘防治技术, 为煤矿开采工作者提供一个更加安全、舒适的工作环境, 促进煤炭开采事业的健康发展。

参考文献

[1]程卫民, 等.煤矿采掘工作面粉尘防治技术及其发展趋势[J].山东科技大学学报 (自然科学版) , 2010 (04) .

[2]龙正文.浅谈煤矿采掘工作中粉尘的危害和治理[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2011 (16) .

[3]杨京春.综合机械化采掘工作面粉尘治理技术研究与应用[J].山东煤炭科技, 2012 (02) .

[4]任兴福.煤矿采掘工作面粉尘危害及有效防治[J].山东煤炭科技, 2010 (02) .

煤矿粉尘 篇9

煤矿综采作业中产生的粉尘, 是指在煤矿综采作业中产生的悬浮在空气中的颗粒体, 它的大小约为100μm。这种颗粒体若是仍在空气中, 未落到地面, 一般被称为浮尘, 若已落回地面即为积尘, 而浮尘和粉尘在作业中会不断地变换。由于粉尘的颗粒极为微小, 它们散布在空气中时, 就如同物质溶入水中一般, 这些粉尘也会溶入空气中, 形成气溶胶。

在煤矿综采作业中, 无论是生产、贮存、运输、掘进环节, 都会排放出粉尘, 煤矿综采作业中产生的粉尘不仅会给人身的健康带来很大的危害, 而且还会造成煤矿综采作业的安全隐患。要让煤矿综采作业能顺利进行, 需要应用科学的方法有效地治理粉尘。

二、煤矿综采作业中粉尘污染的特性

煤矿综采作业中, 采煤作业面最易产生粉尘, 它产生的粉尘量占整个矿区粉尘量的约60%;支架移架时也会产生粉尘, 它占矿区的粉尘量20%左右;放煤口放煤的作业流程产生的粉尘量略少, 约占矿区粉尘量的10%左右;破碎机破煤产生的粉尘与放煤口放煤产生的粉尘量相当。这些高浓度的粉尘在摩擦和抛落的过程中或变成浮尘, 或变成积尘。煤矿综采作业中的粉尘只形成物理性质的改变, 其本身的化学性质并不改变。

(一) 含有二氧化硅成分

由于粉尘产生的源头不同, 它们的化学含量也有区别。通常人们将二氧化硅成分高于10%的称为矽尘, 将低于10%的尘为非矽尘。在煤矿综采作业中, 它们混合不可分。二氧化硅是一种对人体危害极大的化学物质, 如果人们长期不断地吸收二氧化硅, 会染上肺病疾病。

(二) 呈分散状态分布

煤矿综合作业产生的粉尘颗粒极小, 它们溶入空气中呈不规则状态四散分布。粉尘的颗粒越小, 它们在空气中就越易悬浮, 然后它们随着空气四处扩散。这些粉尘悬浮颗粒还易吸附有毒的气体, 如一氧化碳、氮氧化物等, 粉尘悬浮颗粒的物理性质决定它们极易被煤矿作业人员吸进肺部里。

(三) 带有吸湿的特性

粉尘的来源很复杂, 其中一部分粉尘来源于煤炭本身, 这使它们可能自身具有煤炭的性质。据科学研究发现, 煤矿综采作业产生的粉尘, 一部分具有很强的吸水性, 而一部分则不吸水。其中, 具吸水性质的粉尘它们遇水则产生吸附性, 如果添加湿润剂, 则它们很易从空气中分离出来。

(四) 具有爆炸的威胁

煤矿综采作业中产生的粉尘来源决定它们具有一定程度的爆炸性, 据科学研究发现, 几乎90%的煤矿作业区因为粉尘的原因具有爆炸的危险, 一旦作业环境达到某种条件, 如具有明火、火花、放电的条件, 它们就有可能会引发爆炸。如果粉尘浓度越高, 其爆炸的范围越广。

三、煤矿综采作业中粉尘污染的危害

(一) 引起呼吸类疾病

煤矿综采作业中的粉尘或者带有二氧化硅, 或者带有其他的有毒气体, 这样的粉尘若直径小于707μm, 则会被工作人员呼吸到肺里, 若是长期吸收这类粉尘, 煤矿综采作业的工作人员将染上各类的肺部疾病, 其最常见的肺部疾病有以下几种:尘肺, 尘肺可分为煤肺、矽肺、煤矽肺等, 煤矿综采作业工作人员工作的位置不同, 接触的粉尘类别不同, 可能会染上不同类型的尘肺病;慢性肺病, 煤矿综采作业工作人员长期在有粉尘的工作环境下工作, 会染上各类慢性肺病, 如支气管炎或慢性支气管炎、肺气肿、哮喘病等;经医学研究发现, 煤矿综采作业人员染上肺癌的概率比其他的工种更高, 其发病的原因与肺部长期吸入粉尘有关。

(二) 引起结合类疾病

煤矿综采作业中的工作人员的皮肤长期接触粉尘, 会染上皮炎、毛囊炎、疖肿等类皮肤病;粉尘上附带的有毒物质会让工作人员的皮肤产生过敏或中毒的反应。

(三) 引起爆炸性事故

粉尘的来源绝大部分是煤与碳, 它们能够吸附大量的热量, 这些热量把微小的粉尘包裹起来形成一个外壳。这样的粉尘就像一个极微型的炸弹。如果这些微型的炸弹没有被点燃, 它们就会随着空气四处飘散, 如果它们飘浮到较局促的空间, 且这个空间内产生高于燃点的高温, 它们就会产生连锁反应, 出现集体爆炸现象, 为种爆炸能形成极严重的事故。

四、煤矿综采作业中粉尘污染的治理

(一) 有效地防尘

1. 湿式防尘法

湿式防式法是利用部分粉尘亲水的特性进行防尘, 湿式防尘法开展的方式通常有以下几种:湿式打眼法, 就是在需要作业的地方钻眼, 该孔眼中有压力水通过, 由于水吸附着粉尘, 能使粉尘不易扬起并飘散;湿式凿岩法, 这种方式是改善电钻的结构, 该电钻本身具有湿润的作用, 在作业时, 它能利用粉尘的吸水性使粉尘不易扬起并飘散;水泡泥法, 它是将塑料袋装水代表泡泥放在炮眼中, 如果粉尘因为物理作用或化学作用产生爆炸, 水泡泥水的水会因为汽化作用扑灭爆炸产生的火星, 同时, 水泡泥水的水添加有粘尘剂、湿润剂等化学药品, 它能利用粉尘的亲水性产生降尘的作用;预湿煤体防尘技术, 这种防尘技术是指在综采作业时, 给需要综采作业的煤层注水, 这种方式能够利用煤炭本身的亲水性来减少粉尘地扬起和扩散;采空区注水法, 是指利用煤矿作业分层挖掘的特点, 给作业区的上一层采空区注水, 利用水的渗透性湿润整个作业区, 使之抑制粉尘地扬起和扩散。

2. 干式捕尘法

干式捕尘法是利用改进采掘机的物理结构, 使煤矿作业的流程本身可以减少粉尘的产生。目前为了抑制粉尘的产生, 采掘机通常使用镐形刀刃粗截齿的造型, 这种采掘机采掘的煤矿体积越大, 其固压核就越小, 产生的粉尘就越少。如果有必要, 还可减少截齿数进一步减少粉尘的产生。干式铺尘的方法还包括干式抽取粉尘法, 它可在缺水的矿井中使用, 如果在缺水的煤矿作业区作业以前先打好干式孔底捕尘洞, 它与抽尘管连接, 抽尘管能将粉尘吸入捕尘管里, 粉尘通过捕尘管进入捕尘袋, 煤矿综采作业地区的粉尘就会减少。

3. 物理降尘法

物理降尘技术, 即利用粉尘的物理特性使它减少扬起和扩散的概率。这是目前较常用的防尘方式之一, 它是在水中添加降尘剂, 再将这些液体渗透到煤矿综采作业的场合, 这种方法配合湿式防尘法能取得良好的防尘效果。目前较常使用的物理降尘法有泡沫降尘法、磁化水降尘法等。

4. 外部防尘法

外部防尘法是指作业人员利用外部的保护道具防尘, 使人体肺部和皮肤可能少接触粉尘。煤矿综采作业人员最常使用的外部防尘工具为、动力送风过滤式个体防尘用具;隔绝式压风呼吸器。

(二) 有效地通风

在煤矿综采作业里, 粉尘如果聚集在局促的环境里, 会使煤矿综采作业人员接触到大量的粉尘, 还有可能引起爆炸事件, 然而如果粉尘能即时的扩散出去, 则粉尘在空气中稀释, 它的危害性会降低。要避免粉尘产生的危害, 可以使用有效地通风来抑尘。目前比较常用的排尘通风方式为总风压通风方式、扩散通风方式、引射器通风方式等。

(三) 有效地防爆

如果能够有效地降低粉尘环境的温度与粉尘的密集程度, 那么就会减少粉尘爆炸的可能性, 然而为了进一步减少煤矿综采区粉尘引起的爆炸现象, 煤矿综采区还需要进一步做好防爆的措施。目前常见的防爆措施为撒布岩粉法, 这种方法是定期向煤矿综采作业区撒布惰性岩粉, 它能覆盖地下的积尘, 配合其他降尘或除尘的方法能产生较好的防爆效果。在必要的时候, 煤矿综采作业区可设置一个隔爆区, 使粉尘在某区域内集中爆炸, 而不会影响其他的作业区。

五、总结

煤矿综采作业区产生的粉尘有极强的污染作用, 它能让人产生各种疾病、让综采作业区存在各种不安全的因素, 要治理好煤矿综采作业区的粉法, 就要做好防尘、通风、防爆这三个方面的工作。

参考文献

[1]何俊峰, 任红强.煤矿采掘引起粉尘污染与防治策略分析[J].科技致富向导, 2011, 33.

煤矿粉尘 篇10

关键词：煤矿采掘,粉尘污染,治理措施

1 粉尘概述

煤矿粉尘出现的原因在于煤矿生产的过程中,出现的各类固体细微颗粒,也可称之为矿尘。煤矿和岩石开采过程产生的细微颗粒物又分别被称为煤尘和岩尘,煤矿中的施工材料造成的固体粉尘因其悬浮于空中,叫作浮尘,降落在物体上的粉尘为落尘。粉尘表面存在一层空气薄膜,这层薄膜在一定程度上阻碍了水滴与粉尘间或者粉尘之间的凝聚及沉降,从而增大粉尘表面的分散度与氧分子,最终加快了粉尘氧化。采掘工作面中产生的尘土与回风巷道中产生的尘土相比较更容易带电。经过测定和观察,浮尘颗粒有90%~95%荷正、负电,5%~10%不带电。粉尘的爆炸性是煤炭、面粉、糖、硫黄等高分散度的粉尘具有的特性,高温条件下,粉尘在空气中达到一定浓度便会出现爆炸。

2 煤矿采掘作业中粉尘污染的产生原因及各类危害

2.1 粉尘污染产生原因

煤矿采掘的诸多环节都会产生粉尘,作业现场风速越高,产生的粉尘污染就越严重,甚至粉尘的数量会达到采煤量的2%。经过研究,产生粉尘主要有以下几个原因:(1)采煤机在作业过程中的逐步推进,粉尘的产生速度和作业的推进速度是不能够成正比的,其作业过程中会有大量的粉尘产生;(2)炮采工作面的爆破过程会产生大量粉尘;(3)煤炭在运输过程中受到车道影响发生震荡也会产生岩尘;(4)采掘之后煤炭没有及时地运出,在煤矿中风扇的引力之下,产生了粉尘。

2.2 粉尘颗粒危害

2.2.1 危害健康

煤矿工人在工作的过程中要长期吸入粉尘,粉尘颗粒直径只有10um左右,轻者呼吸道可能发生炎症,重者可能会发展为尘肺病。因煤矿粉尘而导致的尘肺病主要包括煤肺、矽肺以及煤矽肺三种。尘肺的产生原因是一种职业病,工人在工作中长期地吸入粉尘,并且这些粉尘会在肺部滞留,引起肺组织的弥漫性纤维,进而出发了全身性的疾病。尘肺病中的矽肺病主要是患者长期地吸入了含Si O2矿尘,引起了肺部组织的纤维化。煤肺病的发病原因主要在于患者长期吸入了煤尘,而导致其肺部纤维化,尘肺病是影响煤矿工人身体健康的主要原因。

2.2.2 爆炸危险

煤尘出现爆炸的主要原因在于煤尘遇到了火源,从而瞬间产生出大量高温高压的气体,形成的冲击波会破坏巷道,也会造成企业的财产损失。粉尘在达到了一定浓度之后,只要引爆火源就会发生爆炸,除了巨大的经济损失,还会带来人员的伤亡。

2.2.3 磨损设备

煤矿粉尘会附着在设备上,经过了日积月累,会对设备的阀门、支架等结构造成严重的磨损,影响到设备的正常运行,大大缩短了设备的使用寿命,降低了安全性,随着煤矿开采过程中机械化和自动化的不断普及,粉尘危害也越来越突出。

3 煤矿采掘作业中粉尘污染治理措施

3.1 采煤工作面粉尘污染治理

采煤工作面是产生煤尘的主要作业场所,采煤工作面的防尘工作在一定程度上决定粉尘的浓度。矿山综合防尘措施主要包括湿式作业、通风除尘、净化风流以及个体防护几大方面。

3.1.1 通风除尘

通风除尘是通过风的流动带出井下的浮尘,从而降低作业点周围的矿尘浓度,影响通风除尘最主要的因素在于风速和矿尘的粒度、密度、湿度、形状,风速低,粗粒的矿尘就会下沉,不能排出,形成了落尘。风速过高,会引起扬尘,加大了空气中的浮尘浓度。一般来说,掘进工作的风速控制在0.4m/s~0.7m/s之间最为合理,合理的机械化采煤的风速控制应该在1.5m/s~2.5m/s之间。

3.1.2 湿式作业

湿式作业主要是利用水等液体来接触尘粒,搜集粉尘并将其排出。属于矿井综合防尘主要的措施之一,具有设备简单、操作方便、经济实用的特点。湿式凿岩配合喷雾洒水、水封爆破、水泡泥以及煤层注水均是非常关键的技术。湿式凿岩、打孔技术通过压力水向井内充气,通过冲洗的方式将矿尘排出。煤矿在生产环节中,井巷掘进不仅会产生很大的粉尘量,且具有较高的分散度。根据相关的统计资料表明,煤矿尘肺患者中有95%以上都是由于掘进工作,在掘进的过程中总尘量达到了80%~85%,利用湿式凿岩能够降低90%的扬尘率,提高钻井的速度。

3.2 加大矿井内部排风力度

通过排风的形式降低矿井中的粉尘,是减少粉尘污染的有力措施。在矿井的空气当中会弥漫着大量的粉尘,部分粉尘覆盖在矿井的设备上就会造成磨损,这种情况给企业带来了更多的维修经费支出,为了减少这种情况发生,利用风力作用排除粉尘,要求在合理的位置上安装风扇装置,加大整个矿井的排风力度,确保能够排除矿井中的粉尘,减少矿井当中的粉尘含量。

3.3 实现煤层内的注水回流

为了避免煤层采掘的粉尘产生,作业过程中,采用纵向、横向钻孔的过程中,适当在钻头位置设置喷水装置,让水流能够更湿润地挖掘到煤层,不管煤矿挖掘还是运输都会减少粉尘的产生,有效地控制了粉尘。煤矿的挖掘过程,相关部门必须要重视这种方式方法的应用,从根源上控制住粉尘。除了注水,还可以添加沉降剂、磁化水,添加剂必须无毒无害,而且张力要强,促进空气中的浮尘降落地面,然后统一处理。

3.4 注重作业人员日常保护

煤矿的采掘过程中除了要重视对粉尘的控制之外,还应该尽可能通过防护措施等方面降低采掘过程中给工人带来的不利影响,重视对作业工人身体防护。比如说,对于井下工人来说,采掘单位应该为其提供质量有保障的防尘面罩,避免作业人员在作业的过程中过度吸入粉尘,最终降低尘肺病的患病率。并且要定期组织作业人员进行身体检查,及时发现并控制病症。除此之外,作业人员必须要重视自身健康,尤其是作业过程中及时汇报自身安全问题,通过一系列针对性的措施降低粉尘带来的危害。

4 结束语

煤矿的采掘过程必然会产生粉尘,而粉尘的产生又是有百害而无一利的。为了确保煤矿采掘工作更加安全顺利地开展,避免粉尘造成事故,煤矿的采掘企业除了要严格地按照国家规定做好防尘工作之外,还应该结合矿井的实际情况,通过增加空气的湿度或者向煤层注水的形式改善井下的空气质量,保证煤矿开采工作的高质量运行。

参考文献

[1]夏广宁.试论煤矿采掘作业中粉尘污染现状与治理对策[J].科技风,2013,08:222.

[2]岳龙,孙斌.煤矿采掘作业中粉尘污染问题与治理对策[J].科技创业家,2014,04:212.