煤矿井下粉尘污染综合防治措施

常婷

（山西省煤炭规划设计院，山西太原，030045）

在煤炭的生产、运输、储存过程中，如煤巷掘进、炮采、综采、运输等过程中，均可产生大量煤尘。煤尘的危害性不仅表现在造成煤尘爆炸事故，影响作业安全，还对工人的身体健康造成很大的影响。有效控制粉尘，降低粉尘浓度，杜绝煤尘事故，是煤矿安全生产的一个重要环节。

1 煤矿粉尘的产生

煤矿粉尘的产尘机理主要有爆破、机械冲击、摩擦挤压、气体流动、诱导气流以及振动产尘等，因此煤矿井下的产尘工序主要有爆破、割煤、移架、破碎、钻孔、锚喷等，这些工序也是防尘的重点。

1.1 爆破作业产尘

爆破作业是产尘最集中的生产工序，其产生的浮游尘粒比干式凿岩时还要细微。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湿润程度有关。

1.2 割煤作业产尘

采煤机和掘进机割煤作业的时间最长，产尘量最大，采煤机割煤过程中产生的粉尘约占回采工作面产生总粉尘的60%。因此机组割煤防尘是井下防尘的重点。

1.3 凿岩作业产尘

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。

2 井下主要作业点粉尘防治措施

2.1 采煤工作面防尘措施

2.1.1 煤层注水降尘

通过钻孔利用水的压力将水注入煤层裂隙和空隙之中润湿煤体，使其强度和脆性减弱、塑性增加，开采时就能减少煤尘的发生量。同时，存在于煤体空隙和裂隙内的水，在开采过程中，还可以使5μm以下的煤尘结团为较大的尘粒而失去悬浮能力，从而减少浮尘的发生量。据测定，由于煤层的性质和注水条件的不同，煤层注水的降尘效果大致在50～90%之间。

2.1.2 架间和放煤口喷雾降尘

通过在支架掩护梁下面安装喷雾降尘装置，割煤或移架时开启下风侧的喷雾装置，使前部运输机上部空间形成一道水幕区，从而降低割煤或移架时回风流中的粉尘。放煤口喷雾降尘则是通过在每个支架放煤口处安装喷雾装置，放煤时，开启喷雾，从而降低粉尘。

2.1.3 机械高压荷电喷雾降尘技术

高压水在通过喷嘴时，由于摩擦作用使喷出的雾粒带有一定的电荷，在雾粒与尘粒及空气组成的混合相中，带异性电荷的雾粒与尘粒产生电场力使雾粒捕捉粉尘的几率和凝聚力增强，从而提高降尘效果；对于带同性电荷的雾粒和尘粒，由于其排斥，增强了它们之间的相互运动，从而加强了它们与异性电荷携带者的碰撞几率，同样提高了雾粒捕捉粉尘的能力。另外由于呼吸性粉尘的粒径小，重量轻，通过电场力的作用，使运动能力增强，实现既降低总粉尘浓度又降低呼吸性粉尘浓度的目的。

2.1.4 声波雾化降尘

声波雾化降尘是利用声波凝聚、空气雾化的原理,从提高尘粒与尘粒、雾粒与尘粒的凝聚效率以及雾化程度来提高呼吸性粉尘的降尘效率。

2.1.5 通风除尘

矿井通风的目的之一就是将井下煤尘稀释到安全浓度以下并排出矿井，合理的通风能够有效地控制采掘工作面的煤尘浓度。《煤矿安全规程》中规定：回采工作面、掘进的煤巷和半煤岩巷的允许风速为0.25～4m/s【1】。

2.2 掘进工作面防尘措施

2.2.1 爆破作业降尘

爆破作业采用湿式钻眼，放炮使用水炮泥，控制产尘源。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，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，即水封爆破除尘。放炮使用高压远程电动自动喷雾装置，利用放炮冲击波启动电磁阀，打开喷雾，喷嘴喷雾至迎头，降低放炮时产生的粉尘。

2.2.2 凿岩作业降尘

井下凿岩作业降尘可以采用湿式凿岩降尘及干式孔口捕尘和孔底捕尘等除尘器除尘。另外还可以采用泡沫除尘，其原理是：表面活性物质发泡剂与水混合后得到表面张力小于35mN/m的泡沫溶液，再将其用发泡装置射向尘源。由于生成了体积很大的泡沫，造成了多界面润湿条件，大大地增加尘粒相互作用的表面，提高了对呼吸性粉尘的捕获率。泡沫除尘的效果一般可达90%以上，对5μm以下的呼吸性粉尘，除尘率也可达80%以上【2】，和喷雾除尘相比，耗水量可减少一半以上。

2.2.3 装岩作业降尘

装岩作业通常采用喷雾洒水降尘，另外还采用运输机水电连锁降尘，即在运输系统所有装载点、转载点，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，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。除此之外还采用矿车运输自动洒水降尘。采用喷雾洒水的办法浇洒矿车，多采用机械传动自动控制方式，实现矿车通过时喷雾器工作，矿车通过后喷雾停止【3】。

2.2.4 综掘机掘进过程降尘

通过在综掘机上安装液压除尘风机降尘，机载式除尘风机主要由进风集流器、喷雾器、液压驱动风机、旋风导流体及脱水装置组成。掘进机液压系统高压油驱动液压马达带动风机高速旋转，由此产生的负压通过进风集流器将含尘空气吸入净化器，粉尘与喷雾器水雾混合后进入风机，在液压驱动风机作用下，含尘气流进入旋风导流体产生高速旋转运动，经与水雾粒子相互作用被捕获，被捕获的粉尘在离心力作用下被抛向净化器，并进入脱水装置，在脱水器处从风流中分离出来，由排污管排出，净化的风流由出风口排出，从而达到净化的目的。

2.2.5 锚喷支护作业降尘

在锚喷支护作业过程中，可产生大量粉尘，有的高达600mg/m3以上【4】。可采用潮料喷浆，在喷浆机回风侧安装水射流除尘风机，喷浆时开启，利用水射流造成的负压抽风降尘。另外还可以通过水幕净化、除尘器除尘等措施,来降低锚喷支护作业时的粉尘浓度。

2.3 其他场所及个人防尘措施

2.3.1 主要巷道防尘

矿井主要进风巷、采区进风巷、回风巷、采煤工作面上下顺槽及掘进工作面分别安装两道净化水幕喷雾降尘。

2.3.2 装载运输作业防尘

煤流运输各转载点、卸载点安装自动喷雾降尘装置，利用湿润管湿润溜煤眼中的煤炭或者使用密闭罩、半密闭罩将尘源密封起来，从下部将含尘空气抽至除尘器中净化。一般采用康夫洛自动喷雾洒水装置，在煤下落高度大的地方，装设密闭罩戴除尘器除尘，从而达到净化空气的目的。

2.3.3 翻笼倒煤作业防尘

一般采用自动喷雾洒水措施，抑制煤尘的飞扬。还采用将产尘点完全密闭，从下部将含尘空气抽出进行净化处理，从而降低翻笼作业时扬起的大量粉尘。

2.3.4 风流净化措施

当进风井巷和采掘工作面的风源含尘量超过0.5 mg/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，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，可采用水幕净化或静电除尘等措施。对于井下局部尘源的净化，要求采用的除尘装置具有体积小、效率高、阻力小，能有效地除去细微尘粒及工作可靠等特点。

2.3.5 个体防护

个体防护也是一种综合防尘措施之一，它在治理粉尘、消灭尘肺病的工作中占有极其重要的地位，是职工自我保护，自我防范的最基本、最有效手段之一。主要手段有，每月定期发放防尘口罩、毛巾等个人劳保用品，加强防尘知识宣传教育，提高职工的防尘意识，在作业中自觉地佩带防护用品。

3 结语

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。应在吸收国外防尘技术先进经验的基础上，重点发展适合我国煤矿生产条件的吸尘滚筒、干式布袋除尘技术、声波雾化除尘技术、高压或超高压喷雾降尘等技术。另外，积极开发物理化学除尘等新技术，为我国煤矿粉尘的防治提供技术支持。

【1】国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.《煤矿安全规程》[M].北京：煤炭工业出版社，2006年

【2】尚建国，杨凤玲，程芳琴.煤矿井下煤尘治理技术研究进展【J】科技情报开发与经济，2009,19（33）：112-113

【3】吴安强.浅谈煤矿井下粉尘综合治理【J】煤矿现代化，2008（4）：31-32

【4】宋涛.矿山企业粉尘控制现状及对策【J】科技资讯，2006（8）：9-10