浅谈“泡沫除尘技术”在我国煤矿的应用

裴联芳

（长治市煤矿技术服务中心,山西 长治 046000）

浅谈“泡沫除尘技术”在我国煤矿的应用

裴联芳

（长治市煤矿技术服务中心,山西 长治 046000）

为了有效防治煤矿井下粉尘的扩散, 改善工人工作环境、提高除尘效率和增强井下工作安全性，通过对泡沫除尘技术原理及其优越性的分析.提出了泡沫除尘法在煤矿井下的应用并对井下除尘系统的结构作了设计，提出并开发出了一整套新型矿用泡沫降尘技术, 分析了该技术的除尘优点；介绍了泡沫的制备、泡沫发生器的研制和泡沫除尘装置的研制。

煤矿：泡沫除尘；钻孔；突出软煤层

0 引言

矿井粉尘主要来源于采煤、运输、掘进、爆破、装岩、钻孔等工序，是煤炭开采过程中主要灾害之一。矿井粉尘的危害主要表现在两个方面,一是发生煤尘爆炸,造成矿毁人亡, 严重制约着煤矿的安全生产；二是诱发矽肺病、慢性中毒、皮肤病等,严重威胁作业人员的身心健康。目前，煤矿井下除尘方式主要有喷雾洒水、通风除尘、煤层注水和除尘设备等。喷雾洒水耗水量大、影响井下施工环境、喷嘴易堵塞，通风除尘只能作为辅助除尘、煤层注水易形成积水，除尘设备投资大等；为了克服以上除尘技术除尘效果的不足, 在分析、研究当前国内外除尘技术现状的基础上, 研究高效防治矿井粉尘的泡沫技术及装备,有效治理了煤矿井下粉尘灾害, 为粉尘灾害的防治提供了新的技术手段和理论基础。

1 泡沫除尘技术的机理与特点

除尘用的泡沫由空气、水、发泡剂和多种助剂经过物理发泡而成。将发泡剂加入到水中, 降低了水的表面张力, 将通过发泡器生成的大量细腻均匀的泡沫在压缩空气的作用下喷洒到尘源上或空气中。 与现有的除尘技术相比, 泡沫除尘技术不但兼有一般喷雾和化学抑尘的优点, 还有以下特点：① 当泡沫喷洒并覆盖到产尘源处, 形成无空隙的泡沫体覆盖和遮断尘源，使得粉尘得以湿润和抑制， 可有效阻止粉尘向外界扩散；② 当泡沫液喷洒到含尘空气中, 泡沫群的总体积和总面积增大, 大幅增加了与尘粒的碰撞概率；③ 泡沫的液膜中含有高效发泡的表面活性剂（发泡剂）, 能大幅度降低水的表面张力, 发泡剂分子在水溶液和粉尘颗粒接触的界面上吸附, 迅速改变粉尘的湿润性能,增加了粉尘被湿润的速度；④泡沫具有很好的黏性, 粉尘一旦和泡沫接触将会迅速被泡沫粘附, 从而也增加了泡沫和粉尘的粘附效率。根据不同粒径粉尘的湿润性能, 确定了发泡剂的最佳添加量是0.5％（体积分数）

图 1 泡沫除尘系统原理

2 泡沫除尘系统

2.1 泡沫除尘系统机理

泡沫除尘系统机理（如图1所示）。A点接井下压风管经高压空气过滤器在C点三通处分为两路，一路进入气动定量添加泵，在负压的作用下将发泡剂液箱内的发泡剂引入D点的混合器，同时混合器在由B点引入的压力水经过滤器13过滤，利用压力水与发泡剂和空气的混合物的摩擦，产生非常均匀的混合液，从而压入泡沫发生器10：另一路经减压阀6进入泡沫发生器10，压缩空气鼓吹发泡网上的液膜，使其产生大量细腻的泡沫，泡沫由发泡器泡沫出口排出，经橡胶软管送至喷沫装置8，由喷沫装置上的泡沫喷头将泡沫喷出。

2.2 泡沫除尘技术在煤矿井下的应用展望

在煤矿井下松软突出煤层钻孔施工过程中，产尘量超标严重，并且除尘非常困难，为此本文介绍一种用于松软突出煤层钻孔除尘的装置（如图2所示），利用上述泡沫除尘系统，在孔口安装，下图2所示，泡沫除尘装置主要由泡沫发生器、支架和除尘罩组成。钻孔前先将支架调整到合适的位置，然后开启泡沫发生器，此时均匀细腻的泡沫被压风吹入除尘罩，钻孔过程中产生的粉尘被泡沫包裹、湿润，最后在重力的作用下掉在除尘罩底部的溜煤孔。

图2 煤层钻孔除尘的装置

掘进机在煤矿井下掘进工作面掘进过程中产生的扬尘，在内外喷雾的降尘作用下虽然能部分抑制，但是在每次掘进工作后，掘进机前部总是残留很多积水，影响了后续探放作业的工作进度。利用泡沫除尘系统能够覆盖到产尘源处, 形成无空隙的泡沫体覆盖和遮断尘源，使得粉尘得以湿润和抑制，可有效阻止粉尘向外界扩散，并且能够显著减少掘进面积水。

[1]范维唐,卢鉴章,申宝宏.煤矿灾害防治的技术与对策[M].徐州：中国矿业大学出版社,2007.

[2]李德文,马骏,刘何清.煤矿粉尘及职业病防治技术[M].徐州：中国矿业大学出版社,2007.

[3]张利平.液压阀原理、使用与维护[M].化学工业出版社.