矿井综合防尘系统技术及其装备的研究与应用

王宝利　蔡克海

【摘 要】在煤矿生产中，粉尘危害是其中比较严重的灾害之一，由于当前矿井开采强度和机械化程度的进一步加深，使得矿井中的粉尘产生量也逐渐增多，这就严重的影响了生产安全，并且威胁了作业工人的身体健康。因此，如何有效减少粉尘产生，降低矿井中的粉尘浓度，已经成为当前煤矿企业亟待解决的问题。本文针对这一现状，在了解粉尘危害性的基础之上，就矿井综合防尘技术和装备进行了研究，希望能够对矿井的生产安全提供一定借鉴。

【关键词】矿井;综合防尘系统;技术;装备

引言

现阶段，我国社会正处于快速进步的阶段，煤炭作为一种重要的能源，能够为人们的生产生活提供动力，但是煤矿开采的过程中却存在着很多的不安全因素，严重的影响了开采安全和效率。其中，粉尘危害的是十分严重的，如果没有及时进行处理或者处理不当，不仅会污染环境，还可能会直接威胁作业人员的生命健康。所谓的煤矿粉尘就是指在开采煤矿是产生的岩尘和煤尘，而粉尘一旦达到某个临界点就会发生比较严重的事故。因此，为了提高矿井生产的安全性，应该对综合防尘系统技术和装备进行论述。

1.煤矿粉尘的危害性

通常情况下，煤矿粉尘所带来的危害主要表现在以下几个方面：

一是损害煤矿机械设备。粉尘由于颗粒会比较细小，不容易被清理，长期在机械设备中积累会加速磨损，从而降低设备的使用寿命，并且还有可能引起故障，降低设备的工作效率;二是粉尘爆炸。如果粉尘浓度达到一个临界点，那么一旦遇到热源，到达临界燃点，就会瞬间发生爆炸，粉尘爆炸的威力十分巨大，并伴随着大量的有害气体，对于人们的生命产生了严重威胁;三是作业工人容易出现尘肺病。如果作业工人长期在粉尘浓度过高的环境下工作，那么就会吸入大量的粉尘，并聚集在肺部，长期积累之后会患上尘肺病，严重损害呼吸系统，导致呼吸困难，严重者还会危及生命，而当前的医疗条件，并不能够有效治愈尘肺病。

由此可见，煤矿粉尘所带的危害是极大的，煤矿企业必须要加强对粉尘的综合防治工作，采取合理的除尘技术，引入先进的除尘设备，有效降低矿井中的粉尘浓度，保障煤矿生产的安全可靠性。

2.矿井综合防尘系统技术及其装备应用分析

2.1智能定位喷雾防尘控制系统

将综采工作面智能系统应用在矿井中，能够有效提升防尘工作的效率，系统的工作原理就是利用安装在采煤机、液压支架等位置的无线检测传感器，对井下的粉尘浓度进行实时监测，然后根据煤矿开采设备的位置变化来合理选择数道喷雾的自动顺序，还可以根据实际情况的需要来增加喷霧的时间，延时功能能够根据机组先进的具体速度和需要喷雾量的实际数量来进行自动的调整，使得喷雾的开启和关闭时机更加科学合理，这一系统实现了对粉尘的跟踪式消除，能够非常有效控制采掘区的粉尘浓度，从而让井下作业变得更加安全。

2.2矿井大功率除尘风机

在实际的井下作业过程中，经常会出现通风效果不良的情况，而如果无法通风，那么也将会增加粉尘浓度，造成粉尘危害。现阶段，可以使用大功率除尘风机，能够有效改善作业区域空气的流动，然后让粉尘比较快速的被排出。在矿井作业的过程中，大功率除尘机能够依靠综掘机的负压风筒的口进入气液分离箱，同时还能够依靠其中的水雾来将粉尘加湿，从而形成水包尘的形态，最后将其送达到丝网除雾器中进行分离，将粉尘进行有效收集。在实际的测验过程中，发现大功率除尘风机的除尘有效率能够达到97%，对于一些可以吸入性的较小颗粒粉尘也能够做到消除90%，实现了对矿井综合除尘的目标，降低了粉尘的浓度。

2.3井下喷浆除尘技术

相比于其他的技术来说，井下喷浆的技术原理较为简单，主要是依托空气压缩作为动力，再将水泥和沙粒以科学的比例进行混合，然后通过高速喷射管将混合物喷洒在巷道的表面，等到逐渐凝结之后，会形成一层硬化的保护层。在掘进工作面开展的锚喷作业过程中，经常会出现大量的粉尘，有时最高浓度能够到达600mg/m³，远远地超出了国家的标准。因此，必须要使用井下喷浆除尘技术。传统的喷浆除尘主要是使用防尘罩、增加水射流除尘风机，但是由于技术比较落后，导致除尘的效果并不不能够满足矿井的需求。现如今，引入喷浆除尘技术之后，可以使用功率更大的机械式除尘风机，吸风量能够高达300m³/min，并且同时使用三通除尘风筒，能够实现上料区域与喷浆作业区域同时进行除尘工作，这大幅度的提升了矿井的除尘效果。

2.4风水高压远程放炮自动喷雾技术

在井下炮掘工作面中，防尘通常具有持续时间短，粉尘产生速度非常快，并且浓度非常高等特征，因而在选用除尘技术时必须要进行综合考虑。在众多的技术当中，枪口式喷雾装置则是应用比较广泛的，并且除尘效果较好的一种，主要是通过声控风水联动组合模式，再结合掘进工作面的供水、供风管路，最终在喷雾枪管中进行汇合喷射，喷射过程中还可以结合实际情况来调整方向。在开展炮掘工作时，传感器需要接受放炮所释放出来的冲击波，然后再将其转换为信息传送到主机，然后主机再开启阀门，从而实现远程自动喷雾。通过实际验证表明，喷雾最远能到30米，这一步骤能够消除粉尘，有效率能够达到90%左右。

2.5混合式煤层注水技术

使用合理的处理技术能够有效解决矿井高地低压孔隙率煤层中出现的注水困难情况，需要在分析原岩应力分布规律和煤层的特点基础之上，还需要对影响注水的各项因素进行综合考量，主要是需要对现场的煤样进行采集，然后在实验室中进行科学分析，从而能够分析出煤层注水湿润煤体的具体情况。在此基础之上，还需要对注水方式、设备和工艺参数等等进行进一步的合理优化。

2.6矿井粉尘实时在线监测系统

为了能够对井下粉尘浓度进行实时监测，还可以建立在线监测系统，主要是通过建立在J2EE 规范基础上，然后使用浏览器/服务器（B/S）结构来实现对粉尘浓度的监测。在线监测系统需要使用MVC开发模式，而客户端用户界面则使用DIV+CSS技术，客户端与服务端之间的通信使用Ajax技术。应用在线监测系统之后，能够提高响应速度，实现对粉尘浓度的监测，一旦出现问题，则会及时预警，让相关人员做出科学预案，减少事故的发生。

3.结论

综上所述，矿井粉尘不仅会影响作业效率，并且会对作业人员和环境产生极大的威胁，如今大多数矿井都已经采取了相应的除尘措施，但是仍然不能够满足生产需求。随着当前科学技术的不断发展，煤矿企业应该综合考虑，结合矿井作业的实际情况来选择综合防尘技术和设备，最终确定一个更为合理的方案，进一步提高作业效率，并且减少矿井事故和职业危害。

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（作者单位：陕西华彬煤业股份有限公司下沟煤矿）