浅谈煤矿采掘作业中粉尘治理措施

1煤矿采掘粉尘产生的途径及特性危害

1.1煤矿粉尘产生的途径

煤矿粉尘主要是在煤矿各环节的生产中产生，特别是在煤矿井下风速较大的情况下，开展煤矿采掘作业时，煤矿粉尘污染现象会更为明显。煤矿采掘工作面是煤矿粉尘的主要来源，其排放的粉尘量占到了总粉尘排放量的60%左右。做好煤矿采煤工作面的防尘工作，不仅可以防范瓦斯和煤尘事故，而且对煤矿井下采掘工作面的环境改善和矿工的生命安全都起到积极的作用。通常煤矿井下粉尘主要来自于：采煤机的割煤过程、煤矿支架的移架过程、放煤设备的放煤过程、破击设备的破击过程。其中采煤机的割煤过程和煤矿支架的移架过程产生的煤矿粉尘量最多。此外，在掘进煤矿巷道的过程中也会产生大量的粉尘。要想把采煤工作面粉尘的防治工作做好，必须根据煤矿粉尘的具体来源，采取相应的治理措施，综合进行治理，以降低粉尘的浓度。

1.2煤矿井下粉尘的危害特性

煤矿井下粉尘的主要成分是微小煤尘和岩屑微尘，其特性和危害通常说来主要有以下几点：(1)在空气中长时间漂浮的粉尘，会有一圈空气膜保围在它的外表，由于空气膜的保围会使粉尘和粉尘之间或粉尘和空气中的微小水滴之间的相互作用受到阻碍，会严重影响到粉尘的沉降过程;(2)粉尘表面的氧分子会随着粉尘扩散度的增加而增多，这样会加快粉尘的氧化速度;(3)在岩屑微尘中的二氧化硅，由于其表面积较大，一旦煤矿工人吸入体内后，会很容易在煤矿工人的肺泡内产生沉积现象，长期的日积月累会使煤矿工人产生尘肺病;(4)煤矿工作面上瞬时产生的粉尘所带的电量要比已经进入煤矿通风系统的粉尘所带的电量要多，如果不及时采取相应处理措施，一旦粉尘浓度积累过大，在作业场所很容易发生粉尘爆炸或燃烧，甚至会对机械设备的运作产生影响，使机械设备的老化速度加快，增大一些精密仪器的使用误差。

2煤矿采掘作业中粉尘的治理措施

2.1采煤工作面粉尘治理措施

(1)布置采煤机径向雾屏。

通过在采煤机靠近滚筒的摇臂上加装焊接有6~9个喷座的直线和弧形金属管连接器，采用10MPa以上的供水压力和5L/min左右的流量来给喷座供水，在人行道一侧形成一道径向雾屏的方式来对采煤机滚筒产生的粉尘加以有效地降低和管控。

(2)采用高压喷雾降尘。

高压喷雾降尘主要是靠水雾的高压力来把粉尘冲散，以达到对其浓度进行降低的目的。这种降尘方法的降尘效果比较理想，操作起来也比较简单，容易实施，它的降尘率可以高达90%左右。它对水的压力要求控制在8~12MPa以上，对流量的控制要求在15L/min。其工作原理主要是通过高压力来把水雾分子的飞行速度，还有涡流强度带电量的大小加以提高，来使水雾分子和粉尘颗粒高速碰撞和凝聚，这样可以把粉尘外因有空气膜而出现的排斥现象有效避免，显著提高两者的结合度，来达到高效除尘的目的。在采煤机上风侧5m至下风侧10m内设置五个测点，在逆风割煤和顺风割煤两种情况的全尘分布情况以及采取高压喷雾除尘技术前后的对比情况如图1和图2所示。

煤矿采掘作业中粉尘的污染问题及治理

从图1和图2中可以看出，喷射高压水雾之前的全尘浓度梯度变化明显，全尘浓度都较高，并且采煤机滚筒中心位置浓度相对较高，下风侧浓度相对较低，这是由于全尘本身颗粒较大，很难悬浮在空气中，容易自行沉降，喷射高压水雾之后全尘浓度梯度整体都有了明显的降低。可见采用高压喷雾降尘效果还是比较显著的。

(3)对特殊地区安装设计特殊的自动阀控喷雾设备。

对一些特殊地区产生的粉尘如煤矿支架的移架过程，放煤设备的放煤过程，可以通过设计特殊自动阀控喷雾设备的方法来达到降尘除尘的效果。可以通过在除尘设备上安装四通阀或者磁化器的方式，来去除煤矿支架移动过程中产生的粉尘和放煤设备在放煤过程中产生的粉尘，这样也可以对下风邻架的降尘工作和呼吸性粉尘的磁化水喷雾降尘工作起到很好的作用

2.2经济社会效益分析

本矿在综合应用了以上除尘措施后现场测尘实验表明采煤机司机处的粉尘浓度降低72%左右，达到了预期降尘目标。自2014年3月11日综合使用以上降尘措施至今，各系统运行正常，无异常发生。改善了3207工作面的生产环境，提高了工作面的可见度，可减少工人生产中的误操作，提高生产积极性。此外，粉尘浓度的降低，使工人免受粉尘危害，保护了工人的身体健康。

2.3掘进工作面粉尘治理措施

机械凿岩是煤矿井下采掘工作的主要作业方式，在机械设备强有力的对岩石进行撞击的过程中，大量的粉尘必然会在此过程中产生。对煤矿掘进工作面粉尘量的影响因素主要有：(1)被开采岩石的岩性和具体的结构特性;(2)开采煤矿的生产强度。湿化处理是在凿岩时通常采用的降尘措施，也可以通过开展捕尘工作来除尘。随着科技的发展，又研究出了一种更易操作且更经济合理的除尘方法-泡沫除尘法，其主要是在水中加入一定比例的泡沫，然后通过一定的机械处理，得到一种水和泡沫的全新混合物，这种全新混合物的体积要比纯水的体积大很多，这样既能节约大量的水，又能增加湿润界面，可以更多地对粉尘形成捕获，其除尘效果也比较理想。

3加强科学管理和新技术的应用

(1)保证煤矿井下降尘工作的顺利进行，要有良好的粉尘管理机制做基础。其中对煤矿井下粉尘的管控工作，应该以呼吸性粉尘的管控工作为重点。因为这种粉尘会对煤矿井下工作人员的身体健康状况构成直接的威胁。

(2)在国外先进除尘工艺的基础上，结合我国的实际情况，开发适合我国煤矿生产特点的除尘装置。比如说可以借鉴英国的吸尘滚筒开发我国自己生产的吸尘滚筒。

(3)在防护呼吸性粉尘方面，重点以对过滤粉尘材料的开发为基础，尽量的加以避免粉尘与工作人员的直接全方位接触。重点研制一些小型方便化的除尘设备。

(4)注重在防尘口罩或者用具上利用一些先进的生物技术和新工艺。

①在生物科技防尘用具的研发工作上，政府和相关部门应加大投入力度，以防止一些呼吸性粉尘对一线矿工造成直接的危害;②要加大对煤矿粉尘

预警系统的开发。预警、处理和防治相结合的处理机制应该是未来新型矿山防尘工作的发展方向，要在产生粉尘的一线，配备专门的粉尘监测器，来有效的监测粉尘浓度、成分、颗粒直径以及粉尘中二氧化硅的含量，在地面设置相关的监测站，一旦发现空气中某些粉尘指标超标，对人体的人身安全构成危害时，应立即组织井下员工撤离现场，这样既可以对煤矿井下工人的身体安全形成保障，而且还可以对井下瓦斯爆炸和粉尘爆炸等一系列重大事故起到很好的预防作用。

5结语

提高煤矿从业者对煤矿井下粉尘产生的来源、特性、危害的认识程度，从粉尘的来源入手，对症下药，采取防治措施，并积极引进和采用一些新技术新工艺，尤其要做好呼吸性粉尘的防治工作，保障一线职工生命健康，建立一种安静、清洁、节能、安全的未来新型矿山。