论文部分内容阅读
一、概述
矿尘是指在煤矿生产过程中产生的各种细微颗粒，矿尘包括煤尘、岩尘和水泥粉尘。矿尘能在一定的时间内悬浮于矿井空气之中，悬浮时间的长短与其直径、重率、形状以及空气的流动速度、温度和湿度等有关。矿尘的危害有多方面，主要表现如下：如果人体肺部长期吸入大量矿尘，会使矿工得尘肺病，尤其是岩尘危害性更大；矿尘中具有爆炸性的煤尘在一定条件下能引起剧烈爆炸直接威胁煤矿安全生产；作业场所矿尘过多，污染劳动环境，影响视线，影响效率，不利于及时发现事故隐患，容易引起伤亡事故；煤尘对爆破安全的危害，如果爆破时煤尘量较大，极易使空气中的煤尘达到爆炸浓度，导致煤尘爆炸，危害极大；矿尘还会影响设备的安全运行，加速对设备的磨损；对矿区周围的生态环境、生活环境造成严重破坏。
二、综合防尘技术
1.湿式打眼
湿式打眼就是在打眼工作中，将压力水通过凿岩机或煤电钻送入钻孔并冲满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的矿尘，是打眼工作普遍采用的有效防尘措施。
2.爆破喷雾
井下采掘工作面爆破时能产生大量矿尘和有害气体，还能使已经沉降下来的矿尘再度飞扬，污染空气。因此，爆破时必须采取喷雾洒水措施，以达到降尘、消烟和溶解有害气体的作用。掘进时要求在距工作面5～8m的巷道顶部设置喷雾装置，一般按煤巷、半岩巷及岩巷分设1、2、3道喷雾装置，在爆破时打开闸门喷雾。
3.冲洗岩帮
凿岩时凿岩机的废气及爆破冲击波可能使工作面壁上已干燥的矿尘重新扬起，成为凿岩矿尘的主要来源。湿式凿岩时清洗工作面积尘，爆破前后对工作面（炮烟抛掷长度内）进行洒水洗壁，具有很重要的作用。不仅可以大大减少沉积在顶帮、支架上的矿尘受爆炸波冲击引起二次飞扬，而且湿润的帮壁使工作面空气湿度增加，又能粘附空气中的浮尘。冲洗岩帮一般采用缝隙式喷嘴，水流出口具有一定的喷射动能，便于冲洗。一般水压为0.3～0.5MPa，耗水量约10L/min，冲洗距离为通风机风筒出口至迎头的长度，冲洗时间约10min。
4.装岩洒水
爆破时由于岩石的破碎和互相碰撞会产生大量岩尘混杂在岩石堆中，所以在装岩前应向岩堆洒水，使岩堆得到充分湿润，避免引起岩尘飞扬。如果岩堆很厚，一次洒水不能湿透，可以边装岩边洒水，直到岩石全部湿润为止。如果使用铲斗装岩机装岩，可将两个风水喷雾器安装在装岩机两侧前端操纵箱的下部，喷嘴伸向铲斗的前方，边装岩边自动洒水。使用蟹爪式装岩机装岩时，要在机体两侧安设固定喷嘴或悬挂两个喷雾器进行喷雾洒水。喷雾器的喷射角度要对准装岩岩堆或略往前些。实验测定结果表明，装岩时向岩堆洒水1次，工作地点的矿尘浓度为5mg/m3；分层每次洒水，工作地点矿尘浓度小于2 mg/m3；不洒水干装岩，工作地点矿尘浓度大于10 mg/m3。
5.通风排尘与净化风流
（1）通风排尘。冲淡和排除矿尘是矿井通风的基本任务之一，合理控制风速，保证足够的风量，选择合理的风向，选择合理的通风方式和风筒位置，是做好防尘工作的重要步骤。
（2）净化风流。净化风流是使井巷中的含尘空气通过一定的设备或设施，将矿尘捕获而使风流净化的技术措施。净化风流的目的是提高风质，一般要求矿井入风的矿尘浓度不大于0.25 mg/m3，采区入风矿尘浓度不大于0.5 mg/m3。目前较常用的净化风流方法是在巷道（或风筒）中装设喷雾器或采用湿式除尘风机。喷雾器的布置应以巷道整个断面布满水雾并形成水幕为原则，尽可能安装在靠近产尘地点，以缩小含尘空气弥漫的范围。风筒设水幕时，喷雾器的安装应使喷出的水雾逆含尘风流方向，以提高降尘效果。
6.个体防护
在矿尘较大的地带作业，工人要佩戴防尘面具。防尘面具主要有防尘口罩、防尘帽和防尘呼吸器等，个体防尘主要是佩戴防尘口罩。普通纱布口罩阻尘效果不好，呼吸阻力较大，潮湿后佩戴不舒服，所以不适井下防尘使用。我国目前生产使用的防尘口罩有两种：带换气阀和不带换气阀的。不带换气的属于简易型防尘口罩，其特点是轻便、容易清洗、成本低，阻尘率可达96％～98％；带换气阀的防尘口罩阻尘率为91.2％～99.5％，呼吸时阻力较小，轻便耐用，使用范围较广，可在井下潮湿和淋水条件下佩戴使用。近年来，我国试制成功的AFM-1型防尘安全帽，阻尘率大于95％，可在温度为0～35℃、相对湿度为95％的条件下使用。
三、矿尘防治的新技术
国内外煤矿综合防尘的实践表明，采取上述技术措施可以取得显著的降尘效果。但要进一步提高降尘效率，将矿尘浓度降低到符合相关的安全卫生标准内，却十分困难。针对这一现状，世界各国已开始研究应用物理化学方法降低矿井矿尘的新技术措施，例如添加降尘剂除尘、泡沫除尘、磁化水除尘等。
1.添加降尘剂降尘
此方法适用于具有一定疏水性的矿尘，水的表面张力较大，对粒径2μm以下的矿尘，捕获率低于28%。添加降尘剂后，可大大增加水溶液对矿尘的浸润性，即矿尘粒子原有的固—气界面被固—液界面被代替，致使液体对粉尘的浸润程度大大提高，提高了降尘效率。
2.泡沫除尘
泡沫除尘是利用压缩空气在混合器内使水和表面活性剂强行混合后，通过发泡装置的金属网形成细小的泡沫，再经过导管喷向尘源。这种方法灭尘效果好，在国外掘进机上使用较多。
3.除尘器除尘
除尘器是利用作用在矿尘上的重力、惯性力、离心力、扩散粘附力及电磁力等，把煤尘捕集起来的装置。一般使用在集中产尘的地方， 如掘进机的滚筒附近。
4.超声波除尘
矿井中悬浮的煤尘在超声波的作用下，增加碰撞次数，使煤尘迅速凝聚，增大了降尘速度，目前这种方法正在试验阶段。
5.磁化水除尘
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变化。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，使其结构和性质暂时发生显著的变化，水的粘度降低，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。
6.生物试剂除尘
通过钻孔向煤体内注入生物试剂，与煤发生一系列反应，改变煤的某些结构和性质，从而大大减少开采时煤尘的产生。生物试剂国内外正在研制之中。
7.尘源监测监控
在井下重点产尘的地方安设测尘探头，通过电信号传向主体，再经微机对各种数据进行分析处理，掌握产尘规律。这样可对粉尘进行连续监测监控，从根本上杜绝煤尘事故的发生。
随着大煤矿集团重组兼并小煤矿进一步深入，粉尘污染的治理将会得到全面综合治理。新技术、新手段、新工艺、新设备的投入使用，煤矿的劳动环境进一步改善。
（作者单位：山西省大同煤炭技师学院）
矿尘是指在煤矿生产过程中产生的各种细微颗粒，矿尘包括煤尘、岩尘和水泥粉尘。矿尘能在一定的时间内悬浮于矿井空气之中，悬浮时间的长短与其直径、重率、形状以及空气的流动速度、温度和湿度等有关。矿尘的危害有多方面，主要表现如下：如果人体肺部长期吸入大量矿尘，会使矿工得尘肺病，尤其是岩尘危害性更大；矿尘中具有爆炸性的煤尘在一定条件下能引起剧烈爆炸直接威胁煤矿安全生产；作业场所矿尘过多，污染劳动环境，影响视线，影响效率，不利于及时发现事故隐患，容易引起伤亡事故；煤尘对爆破安全的危害，如果爆破时煤尘量较大，极易使空气中的煤尘达到爆炸浓度，导致煤尘爆炸，危害极大；矿尘还会影响设备的安全运行，加速对设备的磨损；对矿区周围的生态环境、生活环境造成严重破坏。
二、综合防尘技术
1.湿式打眼
湿式打眼就是在打眼工作中，将压力水通过凿岩机或煤电钻送入钻孔并冲满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的矿尘，是打眼工作普遍采用的有效防尘措施。
2.爆破喷雾
井下采掘工作面爆破时能产生大量矿尘和有害气体，还能使已经沉降下来的矿尘再度飞扬，污染空气。因此，爆破时必须采取喷雾洒水措施，以达到降尘、消烟和溶解有害气体的作用。掘进时要求在距工作面5～8m的巷道顶部设置喷雾装置，一般按煤巷、半岩巷及岩巷分设1、2、3道喷雾装置，在爆破时打开闸门喷雾。
3.冲洗岩帮
凿岩时凿岩机的废气及爆破冲击波可能使工作面壁上已干燥的矿尘重新扬起，成为凿岩矿尘的主要来源。湿式凿岩时清洗工作面积尘，爆破前后对工作面（炮烟抛掷长度内）进行洒水洗壁，具有很重要的作用。不仅可以大大减少沉积在顶帮、支架上的矿尘受爆炸波冲击引起二次飞扬，而且湿润的帮壁使工作面空气湿度增加，又能粘附空气中的浮尘。冲洗岩帮一般采用缝隙式喷嘴，水流出口具有一定的喷射动能，便于冲洗。一般水压为0.3～0.5MPa，耗水量约10L/min，冲洗距离为通风机风筒出口至迎头的长度，冲洗时间约10min。
4.装岩洒水
爆破时由于岩石的破碎和互相碰撞会产生大量岩尘混杂在岩石堆中，所以在装岩前应向岩堆洒水，使岩堆得到充分湿润，避免引起岩尘飞扬。如果岩堆很厚，一次洒水不能湿透，可以边装岩边洒水，直到岩石全部湿润为止。如果使用铲斗装岩机装岩，可将两个风水喷雾器安装在装岩机两侧前端操纵箱的下部，喷嘴伸向铲斗的前方，边装岩边自动洒水。使用蟹爪式装岩机装岩时，要在机体两侧安设固定喷嘴或悬挂两个喷雾器进行喷雾洒水。喷雾器的喷射角度要对准装岩岩堆或略往前些。实验测定结果表明，装岩时向岩堆洒水1次，工作地点的矿尘浓度为5mg/m3；分层每次洒水，工作地点矿尘浓度小于2 mg/m3；不洒水干装岩，工作地点矿尘浓度大于10 mg/m3。
5.通风排尘与净化风流
（1）通风排尘。冲淡和排除矿尘是矿井通风的基本任务之一，合理控制风速，保证足够的风量，选择合理的风向，选择合理的通风方式和风筒位置，是做好防尘工作的重要步骤。
（2）净化风流。净化风流是使井巷中的含尘空气通过一定的设备或设施，将矿尘捕获而使风流净化的技术措施。净化风流的目的是提高风质，一般要求矿井入风的矿尘浓度不大于0.25 mg/m3，采区入风矿尘浓度不大于0.5 mg/m3。目前较常用的净化风流方法是在巷道（或风筒）中装设喷雾器或采用湿式除尘风机。喷雾器的布置应以巷道整个断面布满水雾并形成水幕为原则，尽可能安装在靠近产尘地点，以缩小含尘空气弥漫的范围。风筒设水幕时，喷雾器的安装应使喷出的水雾逆含尘风流方向，以提高降尘效果。
6.个体防护
在矿尘较大的地带作业，工人要佩戴防尘面具。防尘面具主要有防尘口罩、防尘帽和防尘呼吸器等，个体防尘主要是佩戴防尘口罩。普通纱布口罩阻尘效果不好，呼吸阻力较大，潮湿后佩戴不舒服，所以不适井下防尘使用。我国目前生产使用的防尘口罩有两种：带换气阀和不带换气阀的。不带换气的属于简易型防尘口罩，其特点是轻便、容易清洗、成本低，阻尘率可达96％～98％；带换气阀的防尘口罩阻尘率为91.2％～99.5％，呼吸时阻力较小，轻便耐用，使用范围较广，可在井下潮湿和淋水条件下佩戴使用。近年来，我国试制成功的AFM-1型防尘安全帽，阻尘率大于95％，可在温度为0～35℃、相对湿度为95％的条件下使用。
三、矿尘防治的新技术
国内外煤矿综合防尘的实践表明，采取上述技术措施可以取得显著的降尘效果。但要进一步提高降尘效率，将矿尘浓度降低到符合相关的安全卫生标准内，却十分困难。针对这一现状，世界各国已开始研究应用物理化学方法降低矿井矿尘的新技术措施，例如添加降尘剂除尘、泡沫除尘、磁化水除尘等。
1.添加降尘剂降尘
此方法适用于具有一定疏水性的矿尘，水的表面张力较大，对粒径2μm以下的矿尘，捕获率低于28%。添加降尘剂后，可大大增加水溶液对矿尘的浸润性，即矿尘粒子原有的固—气界面被固—液界面被代替，致使液体对粉尘的浸润程度大大提高，提高了降尘效率。
2.泡沫除尘
泡沫除尘是利用压缩空气在混合器内使水和表面活性剂强行混合后，通过发泡装置的金属网形成细小的泡沫，再经过导管喷向尘源。这种方法灭尘效果好，在国外掘进机上使用较多。
3.除尘器除尘
除尘器是利用作用在矿尘上的重力、惯性力、离心力、扩散粘附力及电磁力等，把煤尘捕集起来的装置。一般使用在集中产尘的地方， 如掘进机的滚筒附近。
4.超声波除尘
矿井中悬浮的煤尘在超声波的作用下，增加碰撞次数，使煤尘迅速凝聚，增大了降尘速度，目前这种方法正在试验阶段。
5.磁化水除尘
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变化。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，使其结构和性质暂时发生显著的变化，水的粘度降低，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。
6.生物试剂除尘
通过钻孔向煤体内注入生物试剂，与煤发生一系列反应，改变煤的某些结构和性质，从而大大减少开采时煤尘的产生。生物试剂国内外正在研制之中。
7.尘源监测监控
在井下重点产尘的地方安设测尘探头，通过电信号传向主体，再经微机对各种数据进行分析处理，掌握产尘规律。这样可对粉尘进行连续监测监控，从根本上杜绝煤尘事故的发生。
随着大煤矿集团重组兼并小煤矿进一步深入，粉尘污染的治理将会得到全面综合治理。新技术、新手段、新工艺、新设备的投入使用，煤矿的劳动环境进一步改善。
（作者单位：山西省大同煤炭技师学院）