以防止粉尘对人体、矿山等产生危害的措施,一

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矿山综合防尘是指采用各种技术手段减少矿山粉尘的产生量、降低空气中的粉尘浓度,以防止粉尘对人体、矿山等产生危害的措施。大体上将综合防尘技术措施分为通风除尘、湿式作业、密闭抽尘、净化风流、个体防护及一些特殊的除、降尘措施。一、通风除尘通风除尘是指通过风流的流动将井下作业点的悬浮矿尘带出,降低作业场所的矿尘浓度,因此搞好矿井通风工作能有效地稀释和及时地排出矿尘。决定通风除尘效果的主要因素是风速及矿尘密度、粒度、形状、湿润程度等。风速过低,粗粒矿尘将与空气分离下沉,不易排出;风速过高,能将落尘扬起,增大矿内空气中的粉尘浓度。因此,通风除尘效果是随风速的增加而逐渐增加的,达到最佳效果后,如果再增大风速,效果又开始下降,如图11-4-1所示。排除井巷中的浮尘要有一定的风速。我们把能使呼吸性粉尘保持悬浮并随风流运动而排出的最低风速称为最低排尘风速。同时,我们把能最大限度排除浮尘而又不致使落尘二次飞扬的风速称为最优排尘风速。一般来说,掘进工作面的最优风速为0.4~0.7m/s,机械化采煤工作面为1.5~2.5m/s。《规程》规定的采掘工作面最高容许风速为4m/s,不仅考虑了工作面供风量的要求,同时也充分考虑到煤、岩尘的二次飞扬问题。二、湿式作业湿式作业是利用水或其它液体,使之与尘粒相接触而捕集粉尘的方法,它是矿井综合防尘的主要技术措施之一,具有所需设备简单、使用方便、费用较低和 除尘效果较好等优点。缺点是增加了工作场所的湿度,恶化了工作环境,能影响煤矿产品的质量,除缺水和严寒地区外,一般煤矿应用较为广泛,我国煤矿较成熟的经验是采取以湿式凿岩为主,配合喷雾洒水、水封爆破和水炮泥以及煤层注水等防尘技术措施1.湿式凿岩、钻眼该方法的实质是指在凿岩和打钻过程中,将压力水通过凿岩机、钻杆送入并充满孔底,以湿润、冲洗和排出产生的矿尘。2.洒水及喷雾洒水洒水降尘是用水湿润沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘。当矿尘被水湿润后,尘粒间会互相附着凝集成较大的颗粒,附着性增强,矿尘就不易飞起。在炮采炮掘工作面放炮前后洒水,不仅有降尘作用,而且还能消除炮烟、缩短通风时间。煤矿井下洒水,可采用人工洒水或喷雾器洒水。对于生产强度高、产尘量大的设备和地点,还可设自动洒水装置。喷雾洒水是将压力水通过喷雾器(又称喷嘴),在旋转或冲击的作用下,使水流雾化成细微的水滴喷射于空气中(如图11-4-2)所示,它的捕尘作用有:①在雾体作用范围内,高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后,尘粒被湿润,在重力作用下下沉;②高速流动的雾体将其周围的含尘空气吸引到雾体内湿润下沉;③将已沉落的尘粒湿润粘结,使之不易飞扬。原苏联的研究表明,在掘进机上采用低压洒水,降尘率为43%~78%,而采用高压喷雾时达到75%~95%;炮掘工作面采用低压洒水,降尘率为51%,高压喷雾达72%,且对微细粉尘的抑制效果明显。 ** 掘进机喷雾洒水掘进机喷雾分内外两种。外喷雾多用于捕集空气中悬浮的矿尘,内喷雾则通过掘进机切割机构上的喷嘴向割落的煤岩处直接喷雾,在矿尘生成的瞬间将其抑制。较好的内外喷雾系统可使空气中含尘量减小85%~95%。 ** 采煤机喷雾洒水 采煤机的喷雾系统分为内喷雾和外喷雾两种方式。采用内喷雾时,水由安装在截割滚筒上的喷嘴直接向截齿的切割点喷射,形成“湿式截割”;采用外喷雾时,水由安装在截割部的固定箱上、摇臂上或档煤板上的喷嘴喷出,形成水雾覆盖尘源,从而使粉尘湿润沉降。喷嘴是决定降尘效果好坏的主要部件,喷嘴的形式有锥形、伞形、扇形、束形,一般来说内喷雾多采用扇形喷嘴,也可采用其它形式;外喷雾多采用扇形和伞形喷嘴,也可采用锥形喷嘴。综放工作面喷雾洒水①放煤口喷雾放顶煤支架一般在放煤口都装备有控制放煤产尘的喷雾器,但由于喷嘴布置和喷雾形式不当,降尘效果不佳。为此,可改进放煤口喷雾器结构,布置为双向多喷头喷嘴,扩大降尘范围;选用新型喷嘴,改善雾化参数;有条件时,水中添加湿润剂,或在放煤口处设置半遮蔽式软质密封罩,控制煤尘扩散飞扬,提高水雾捕尘效果。②支架间喷雾支架在降柱、前移和升柱过程中产生大量的粉尘,同时由于通风断面小、风速大,来自采空区的矿尘量大增,因此采用喷雾降尘时,必须根据支架的架型和移架产尘的特点,合理确定喷嘴的布置方式和喷嘴型 号。③转载点喷雾转载点降尘的有效方法是封闭加喷雾。通常在转载点(即回采工作面输送机与顺槽输送机连接处)加设半密封罩,罩内安装喷嘴(,以消除飞扬的浮尘,降低进入回采工作面的风流含尘量。为了保证密封效果,密封罩进、出煤口安装半遮式软风帘,软风帘可用风筒布制作。④其它地点喷雾由于综放面放下的顶煤块度大,数量多,破碎量增大,因此,必须在破碎机的出口处进行喷雾降尘。3.水炮泥和水封爆破水炮泥就是将装水的塑料袋代替一部分炮泥,填于炮眼内,如图11-4-5所示。爆破时水袋破裂,水在高温高压下汽化,与尘粒凝结,达到降尘的目的。采用水炮泥比单纯用土炮泥时的矿尘浓度低20%~50%,尤其是呼吸性粉尘含量有较大的减少。除此之外,水炮泥还能降低爆破产生的有害气体,缩短通风时间,并能防止爆破引燃瓦斯。水炮泥的塑料袋应难燃,无毒,有一定的强度。水袋封口是关键,目前使用的自动封口水袋。装满水后,和自行车内胎的气门芯一样,能将袋口自行封闭。水封爆破是将炮眼的爆药先用一小段炮泥填好,然后再给炮眼口填一小段炮泥填好,两段炮泥之间的空间,插入细注水管注水,注满后抽出注水管,并将炮泥上的小孔堵塞。三、净化风流净化风流是使井巷中含尘的空气通过一定的设施或设备,将矿尘捕获的技术措施。目前使用较多的是水幕和湿式除尘装置。1.水幕净化风流水幕是在敷设于巷道顶部或两帮的水管上间隔地安上数个喷雾器喷雾形成的,如图11-4-7所示。喷雾器的布置应以水幕布满巷道断面尽可能靠近尘源为原则。净化水幕应安设在支护完好、壁面平整、无断裂破碎的巷道段内。一般安设位置为:①矿井总入风流净化水幕:距井口20~100m巷道内;②采区入风流净化水幕:风流分叉口支流里侧20~50m巷道内;③采煤回风流净化水幕:距工作面回风口10~20m回风巷内;④掘进回风流净化水幕:距工作面30~50m巷道内;⑤巷道中产尘源净化水幕:尘源下风侧5~10m巷道内。水幕的控制方式可根据巷道条件,选用光电式、触控式或各种机械传动的控制方式。选用的原则是既经济合理又安全可靠。2湿式除尘装置所谓除尘装置(或除尘器)是指把气流或空气中含有固体粒子分离并捕集起来的装置,又称集尘器或捕尘器。根据是否利用水或其它液体,除尘装置可分为干式和湿式两大类。目前常用的除尘器有SCF系列除尘风机、KgC系列掘进机除尘器、TC系列掘进机除尘器、mAD系列风流净化器及奥地利Am-50型掘进机除尘设备,德国SRm-330掘进除尘设备等。四、个体防护个体防护是指通过佩戴各种防护面具以减少吸入人体粉尘的一项补救措施。个体防护的用具主要有防尘口罩、防尘风罩、 防尘帽、防尘呼吸器等,其目的是使佩戴者能呼吸净化后的清洁空气而不影响正常工作。1.防尘口罩矿井要求所有接触粉尘作业人员必须佩戴防尘口罩,对防尘口罩的基本要求是:阻尘率高,呼吸阻力和有害空间小,佩戴舒适,不妨碍视野,普通纱布口罩阻尘率低,呼吸阻力大,潮湿后有不舒适的感觉,应避免使用。2.防尘安全帽煤科总院重庆分院研制出AFm-1型防尘安全帽或称送风头盔与LKS-7.5型两用矿灯匹配,在该头盔间隔中,安装有微型轴流风机1、主过滤器2、预过滤器5,面罩可自由开启,由透明有机玻璃制成,送风头盔进入工作状态时,环境含尘空气被微型风机吸入,预过滤器可截留80%~90%的粉尘,主过滤器可截留99%以上的粉尘。经主过滤器排出的清洁空气,一部分供呼吸,剩余气流带走使用者头部散发的部分热量,由出口排出。其优点是与安全帽一体化,减少佩戴口罩的憋气感,3.AYH系列压风呼吸器AYH系列压风呼吸是一种隔绝式的新型个人和集体呼吸防扩装置。它利用的矿井压缩空气在经离心脱去油雾,活性炭吸附等净化过程中,经减压阀同时向多人均衡配气供呼吸。目前生产的有AYH-1型、AYH-2型和AYH-3型三种型号。 关键词:防尘矿山综合

在煤矿的生产作业过程中,如机采、综采、炮采、回采、锚喷、装运、选煤等工序,均可产生大量的粉尘,工人长期在高煤尘浓度的环境中作业,吸入呼吸性煤尘可引起尘肺,严重危害着煤矿工人的身体健康。因而,必须采取有效措施加以控制。

在非煤矿山的生产过程中,如凿岩、爆破、装运、溜井转运、破碎等工序,均可产生大量的粉尘。尤其是小于7µm的呼吸性粉尘,能较长时间悬浮于作业环境空气中。工人长期吸入呼吸性粉尘,能引尘肺病,严重危害着职工的的身体健康,必须采取有效措施加以控制。 1干式凿岩捕尘 光不能采用湿式凿岩时,必须采用干式捕尘措施,防止凿岩时粉尘的产生。目前是,国仙外广泛采用的干式捕尘方法是中心式抽尘单机捕尘技术。干式泡沫捕尘法已在一些矿山进行工业性实验,等进一步改进后方可大量推广。该种除尘方法存在的主要缺点,是泡沫的含水量及其使用寿命尚不能很好地满足捕尘的要求,在结构上只适用于单机使用。前苏联研究的一项成果,即采用中心抽尘的集中捕尘系统,可以克服机捕尘存在的缺点,该捕尘系统主要是将凿岩时产生的大量粉尘集中送到大型的除尘装置中进行处理。 2湿式凿岩 多年来,在非煤防尘中重点采用温式凿岩防尘措施,其除尘效率可达90%左右。湿式凿岩防尘措施存在的主要问题,是由地压气作用使钻眼岩浆雾化,造成炝尘的二次飞扬,这部分粉尘约占工作面粉尘总量的50%~60%。目前,湿式凿岩防尘仍侧重于控制炮眼内粉尘的逸出。国外的凿岩防尘是采用以湿式凿岩为主的综合防尘措施,日本研究的以巷道壁为沉降板的敞开式高压静电除尘技术措施取得一定效果。前苏联全面研究了各类型巷道凿岩时的工作面产尘强度和粉尘的主要来源,证明岩浆雾化的产尘量占总产尘量的65%,依此确定凿岩机排气口废气流动的方向应背离工作的方向,以防与岩浆相互作用。 3喷雾降尘 喷雾洒水防尘措施已在冶金、化工、建材等行业广泛应用。喷雾洒水使用的喷嘴品种多达几十种,存在的主要问题是缺乏适用于不同尘源系列的高效喷雾器,由于喷雾水压不高,降低了抑尘的效果,近几年来,研制的用于治理露天矿料场粉尘的喷雾器取得一些成效。国外非常重视用水抑制微细粉尘是基础理论的研究。美国在矿山粉尘研究国。重点进行了水滴冲击粉尘表面的动力学实验研究和水的咂雾对空气流动及抑制粉尘作用的研究。并有定型的湿润剂产品,同时,还研究用磁化水提高对粉尘的捕获能力。美国、前苏联研究使用雾滴带电进行喷雾降尘,其降尘效果达60%~70%,这项已在现场广泛使用。前苏联研究的高压喷雾技术,其抑尘效率达90%。国外生产使用的喷头种类齐全,有短射程喷头、中射程喷头和远射程喷头。用水和加湿润剂捕获粉尘是一项经济实用的防尘措施。 4锚喷防尘 喷射混凝土支护是50年代初期发展起来的一种支护方法,在矿山已得到了广泛应用。但这种支护方法带来了严重的粉尘危害问题,有的产尘最高达600mg/m3以上。锚喷支护时,以喷射机运转上料的时粉尘浓度最大,在喷射机械手附近,拌料和下料时的粉尘浓度也较高。国外对喷射混凝土工艺的研究工作进展速度较快,前苏联研制出了无尘喷射机,美国也研制出无尘上料装置,瑞典有80%以上的矿山采用湿喷工艺,德国主要采用除尘器除尘。并下采用除尘器除尘也越来越多,有些产品已经系列化生产,最新的产品有罗托维特系列湿式除尘器。前苏联还对喷射机扣喷头部分进行研究,研制出喷枪水环、喷料和水混合的长度软管。德国对喷射混凝土的粉尘进行一系列实验研究,主要有混合原料固有温度对粉尘形成的影响;喷射机办输送压力对粉尘浓度的影响;空气压力增高到大于正常大气压下喷浆作业时的粉尘。世界各国关于锚喷防尘的研究方向有如下几个方:研制高效、低尘、坚固、耐用的喷射机;将人工操作变为半自动操作;喷射工艺配套的高效、移动灵活的除尘器;研究无尘拌料机,采取定点下料工艺和除尘净化含尘空气;改干料为潮料,采用双水环异径葫芦喷枪;戴防尘帽和防尘口罩;采用喷射机械手;加强通风防尘,增加料管长度;严格控制作业气压和最佳输送距离。 5溜井防尘 非煤矿山广泛采用的溜墁转运矿石,是井下主要的产尘源之一。特别是多中段卸矿的直溜井,因岩石沿溜井下落过程中形成强大的冲击风流,带出大量粉尘,造成井下卸矿硐室及卸矿平巷空气的严重污染。国内、外在矿山的溜井防尘方面采用了许多措施:溜井口喷雾降尘,主要是利用喷雾装置喷出的水雾,将装卸矿口产生的粉尘温润、凝聚,从而降低卸石矿口的粉尘浓度。因水雾对飞扬粉尘的接触时间短,降尘效果受到限制,一般只适用于单个中段卸矿口降尘或配合其它措施使用。溜井卸矿口密闭防尘,主要是采用各种密闭装置,使溜蟛系统形成一个密闭空间或成为只与卸矿口中段相通的独头,以增大溜井口的通风阻力,防止冲击风流粉尘大量外逸,卸矿口的密闭有井门式密闭、井盖式密闭、井罩式密闭和井帘式密闭等。溜井下回风巷贯通后利用主扇通风降尘,该项措施是将溜井作为回风井,使溜井内保持较高负压,这样使溜井有较高的进风风流,提高防尘的效果。建立独立的溜井排尘系统,该措施是在溜井系统安装专用的抽尘负机,直接抽走溜井中的含尘空气,起到控制冲击风流的作用。国外在溜井防尘方面与我国采取的措施基本相拟,但尚未见到对溜井防尘理论进行分析研究的资料。今后,溜井防尘研究工作主要应侧重于三个方面:一是以溜井结构、参数及布置方式研究设计有利于采用防尘参数的新型溜井;二是针对各种不同型式的卸矿口,研究设计各种坚固耐用、开闭灵活、检修方便的密闭装置;三是研究自动信号控制系统,避免冲击风流相互叠加,有效地控制粉尘危害。 6通风除尘 压入式风机一除尘器联用的混合式通风系统 一种方法是将高效除尘吕戌压入式风机串联,工作面含尘空气净化后排出,这样可加大压入的风量,以加速排尘过程。另一种方法是将除尘器与抽出式风机串联,吸入的含尘空气经净化处理后,直接排出的净化空气可供继续使用。 接力式通风系统 将压气引射器悬挂在距工作面1~ 2m处用作抽出式通负,污风用胶布风筒送至抽出式风筒的入风口进行接力式输送,避免了抽出式风末端由于跨工作面太近,而受到爆破冲和飞石的破坏现象。 利用循环风的混合式通风系统 在混合式通风系统中,可加大压入风量,造成工作面循环风。这样,不仅提高了工作面的风量和风速,而且还加强风流对粉尘的冲洗混合和排除的作用。 应用射流附壁效应的通风系统 根据射流附壁效应原理,使来自压入式圆形筒的空气射流沿着弧形凹槽引向工作面。这样风筒可远距工作面,不易遭受爆破作用的破坏,特别是导风凹槽在巷道内占居空间极少,不会妨得工作面设备的正常运行,能大幅度提高压入风筒出口气流的射程,使工作面风流量大大增加。 爆堆通风 利用崩落岩石空隙形成风流通路而进行工作面通风。这种通风方法由于受到矿石块度、粒度以及采矿方法的限制,使其应用受到很大限制。 在故井的通风防尘方面,瑞典、日本等国家着重研究低噪声局部风机,使工人能在较舒适的作业环境中工作。供生产作业面使用的除尘器品种较多,可根据各种条件加以应用。 宋马俊

一、 国外煤尘控制技术介绍

在国外,煤矿生产作业时产生的煤尘,主要采取以下技术控制措施,降低煤尘污染的程度。

1. 煤层注水

煤层注水是利用水的压力通过钻孔把水注入既将回采的煤层中,使煤体得到预先湿润,以便减少采煤时浮游煤尘的产生量。这种措施降尘效果较好,一般可降低粉尘浓度60%~90%左右。长钻孔注水方式具有煤体湿润均匀、湿润范围大等优点,国内外都作为主要的注水方式优先选用。国外采用注水降尘的工作面数量占总工作面数量的百分比很高,而我国采用煤层注水的工作面数量则较低。这一差距不是由于注水技术或设备所致,而是由于对治理粉尘的管理不严,对有效的注水技术措施推广不力造成的。有些国家在煤层注水中加湿润剂或氯化钙,提高了湿润程度和降尘的效果。前苏联已研制出测定煤层注水前后的煤层水分的仪器。

2. 喷雾降尘

喷雾降尘是向浮游于空气中的粉尘喷射水雾,通过增加尘粒的重量,达到降尘的目的。这一技术的关键是喷嘴要能形成具有良好降尘效果的雾流。有些国家研制出系列喷嘴,美国和前苏联等国家还在确定雾流参数方面进行了大量研究,并建立了喷嘴检验中心,保证喷嘴的生产质量和使用效果。

3. 利用除尘器除尘

采用除尘器将空气中的粉尘分离出来,从而达到净化空气含量的目的。目前,国外一些主要产煤国家都在煤矿井下广泛用除尘器进行除尘。美国采用了除尘风机、湿式纤维除尘器、小旋风除尘器等设备。英国在掘进巷道及掘进机上采用了湿式洗涤除尘器和湿式过滤除尘器。前苏联在掘进机、采煤机或急倾斜煤层、回风巷等处采用了湿式旋流除尘器和吸尘泵。德国在破碎机处、转载点、掘进机上采用了干式布袋除尘器。国外的除尘设备一般体积大、较笨重,但除尘效率高,消音效果好,处理污染风量大。

4. 泡沫除尘

泡沫除尘的效果好,一般可达90%以上,尤其对5mm以下的呼吸性粉尘,除尘率可达80%以上。泡沫除尘同喷雾洒水除尘相比,其耗水量减少1/2以上。这种除尘技术自20世纪50年代问世以来,一些主要产煤国家如美国、前苏联、波兰等在生产中得到了广泛应用,并已研究出定型的符合安全卫生和使用要求的廉价发泡剂。还根据不同的尘源要求,研究出不同型号的泡沫除尘配套系列设备。

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