煤矿机电设备与粉尘治理相互作用关系探讨

张慧君+司文

摘 要：通过对煤矿机电设备与井下作业点粉尘的产生、扩散、危害和治理的相互作用分析，得出机电设备和粉尘复杂耦合作用关系。煤矿生产需求和机电设备运转是产生粉尘的主要作用力，高强度的井下作业产生了大量粉尘，粉尘对机电设备造成了严重影响和损害，同时粉尘治理措施的实施需要机电设备的参与。通过分析对凉水井煤矿机电设备和除尘措施的选择和搭配提供理论依据，只有将粉尘治理与煤矿生产有机结合在一起才能达到环境治理与生产增效的双赢。

关键词：煤矿  机电  粉尘  作用

中图分类号：TD164+.2    文献标识码：A  文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0074-02

随着现代工业的发展，煤矿企业机械化、电气化程度越来越高，社会经济的快速发展爆发了对煤炭的大量需求，煤矿都在不断扩大产能，作业强度越来越高，产量越来越大，煤矿机电设备在煤矿企业生产中的作用与影响也日益扩大，煤矿企业的机电设备费用支出占煤矿开采成本的40%以上。与此同时，产量的增大与煤矿井下作业强度的提高，导致巷道掘进量和回采速度大幅提升，井下各作业点的粉尘产生量加大，尤其是掘进面和采煤面，最高可达1000～3000 mg/m3，严重影响了煤矿井下作业人员的身体健康。

凉水井煤矿为现代化高产高效的矿井，机械化水平较高，开采强度大;主采煤层煤的坚固性系数达到2.16，煤质较硬。根据现场调研，42109综采工作面采煤机割煤时，能见度不到3 m;42112工作面辅运巷综掘工作面煤巷掘进时，能见度不到2 m。工人的工作环境较差。

1 粉尘危害及产生机理

在现代化矿井生产中，机电设备起着不可替代的作用。在我国统配煤矿中，煤炭产量中的2/3以上是依靠综合机械化开采。

粉尘是煤矿主要灾害之一，可以导致矿工身患尘肺病，恶化井下作业环境，阻挡作业人员视线，影响机电设备精度和使用寿命，还会发生煤尘爆炸，造成重特大恶性事故[1-3]。因此，对煤矿粉尘的治理一直是安全生产的重要内容。

目前，井下机械化程度越来越高。煤炭回采主要依靠综合机械化采煤;在井下巷道掘进中也越来越多的采用掘进机进行作业，代替以往的炮掘，提高了作业进度和成形质量，能更好的保障掘进作业人员安全;有条件的矿井在井下煤炭的运输中已经普遍采用皮带运输，运输量大，成本低，设备回收率高;井下支护现在多采用锚杆或锚索配合网或梁进行支护。以上所提到的井下作业以及其他未提到的井下作业工序均需使用机电设备，而在几乎所有的井下作业地点和工序中均会产生粉尘，如打眼、放炮、掘进、开采、落煤、运输、转运和支架、移架等都会产生大量粉尘[1-4]。

因此，粉尘是在机电设备和煤（岩）的相互作用中产生的。机械作业的截割、撞击、抛落、运输等是粉尘产生和扩散的主要作用力。

2 粉尘对机电设备的影响

煤矿井下粉尘颗粒小，一般粉尘粒径小于10 um。由于粉尘无孔不入的渗透性和浸入性，进入设备的粉尘颗粒会产生破坏作用再加上风流场的作用，加强了粉尘颗粒的渗透性，致使其对机电设备的影响更加严重。

（1）当粉尘进入机电设备的动作部分，如轴承、活塞等，会增大其磨擦系数，增加机械部件上的负荷，会加速动作部分的磨损，导电性差，降低设备的使用寿命，甚至整台设备损坏;

（2）粉尘颗粒随着风流进入电机后，很容易堵塞风道，电机冷却效果降低，温升增高，严重时电机不能运转;

（3）当粉尘进入电机电器的动作部份，如电机的轴承、电器触头、接插件，会造成接触不良，增加局部电流过载而使触头烧毁，线圈短路;进入接线盒，由于粉尘积累，会增加温升;当粉尘进入电机、电器等产品的绕组时，会降低其向空气中的散热性能，会引起绝缘绕组过热，降低使用寿命;

（4）当粉尘进入发动机的汽缸中，会造成然料不纯，堵塞过撼器，阻碍发电机供油系统的正常工作，同时，会明显地加快汽缸、活塞和活塞环的磨损速度;

（5）当粉尘进入探测及监控设备或探头时，会影响设备精度，造成显示结果不准确。

3 机电设备在粉尘治理中的作用

煤矿井下粉尘对作业人员身体健康和安全生产有着严重威胁，粉尘治理势在必行。目前采用的主要粉尘治理措施包括：煤层注水、喷雾除尘、通风除尘、除尘器除尘、泡沫除尘等[2-3，5-10]。

机电设备是粉尘治理措施的实施者。井下粉尘治理措施一般会整合在机电设备中，如井下采煤机和掘进机的内外喷雾，钻机的湿式作业;部分作业点的措施会额外安装，如转载点处的喷雾，巷道中的水幕帘;有些粉尘治理措施需要额外的设备或较复杂的工序，如除尘风机、煤层注水、泡沫降尘等。其中除尘风机是许多岩巷和低瓦斯巷掘进时治理粉尘时和喷雾一起使用的除尘设备，可以提高除尘效率，减少水雾对作业空间和人员的影响，是一种使用较方便的措施。煤层注水可以从根本上减少粉尘的产生，但是工序较为复杂。泡沫除尘可以适用于岩巷和高瓦斯巷，降尘效果好，但是成本较高。

粉尘的治理需从“减、降、隔、除”四个方面综合进行，每一方面都离不开机电设备的参与。为提高粉尘的沉降效果，减少粉尘逸散，治理措施最后的作用点一般在尘源处，即机电设备与煤（岩）的作用点，如采煤机、掘进机的内外喷雾，泡沫除尘，除尘器除尘等均是作用在尘源处，将高浓度粉尘限制在一定范围进行沉降，一般可采用喷雾（或泡沫降尘）、附壁风筒与除尘风机（或除尘器）等联合使用，可以起到互相促进的作用。

4 结语

凉水井煤矿采、掘工作面防尘技术手段单一、工艺简单。现有的防尘技术均属于基本的防尘措施。大多数防尘装置机械型匹配度不高，且喷嘴堵塞较多，雾化效果有限，降尘效果较差。矿井防尘机械自动化程度不高，大部分防尘装置需要人为开启，比如巷道断面喷雾、采煤机外喷雾及掘进机外喷雾等，直接导致矿井防降尘设备使用率降低。

通过对煤矿机电设备与井下作业点粉尘的产生、扩散、危害和治理的相互作用进行分析，得出机电设备和粉尘的复杂耦合作用关系，从而对机电设备和除尘措施的选择和搭配提供理论依据。在实践中，只有将粉尘治理与煤矿生产有机结合在一起才能达到环境治理与生产增效的双赢。凉水井煤矿为现代化高产高效的矿井，机械化水平较高，开采强度大，粉尘治理难度高，单一的方法不能达到理想的效果。因此，在矿井生产中进行机电设备和除尘措施的选择和搭配，通过采取相关的技术措施，达到生产与除尘联动，有效减少了除尘设备和设施使用而增加的工作量，降低了除尘设施的操作难度，提高了除尘措施的有效性，使得采、掘工作面司机位置及采、掘机下风侧处总粉尘、呼吸性粉尘降尘效率达到80%以上，可有效增加井下设备使用寿命，减少尘肺病危害，保护井下人员身体健康，为今后凉水井煤矿粉尘治理工作提供很好的借鉴作用。

参考文献

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