礦山粉塵防治方法

1、第一節(jié)礦山防塵的理論基礎(chǔ)第二節(jié)采掘工作面防塵技術(shù)第三節(jié)物理化學(xué)降塵技術(shù)第四節(jié)個(gè)體防護(hù)技術(shù)第一節(jié)礦山防塵的理論基礎(chǔ)一、預(yù)濕煤體防塵理論二、濕式除塵基礎(chǔ)理論三、干法除塵基礎(chǔ)理論一、預(yù)濕煤體防塵理論(一)預(yù)濕煤體減塵機(jī)理(二)預(yù)濕煤體防塵效果影響因素(一)預(yù)濕煤體減塵機(jī)理1.通過物理化學(xué)作用潤濕煤層2.注入水可有效地包裹煤體內(nèi)的每一細(xì)小部分3.克服各項(xiàng)阻力及煤層瓦斯壓力4.通過改變煤體的物理力學(xué)性質(zhì)減塵1.通過物理化學(xué)作用潤濕煤層煤層的濕潤過程實(shí)質(zhì)上是水在煤層裂隙和孔隙中的運(yùn)動(dòng)過程，是一個(gè)復(fù)雜的水動(dòng)力學(xué)和物理化學(xué)過程的綜合。水在煤層中的運(yùn)動(dòng)可以分為壓差所造成的運(yùn)動(dòng)和它的自運(yùn)動(dòng)。壓差所造成的運(yùn)動(dòng)是水在

2、煤層中沿裂隙和大的孔隙按滲透規(guī)律流動(dòng)。自運(yùn)動(dòng)與注水壓力無關(guān)，它取決于水的重力和水與煤炭的化學(xué)、物理化學(xué)的作用。自重使水在裂隙與孔隙內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)；化學(xué)作用是水作用于煤層內(nèi)的無機(jī)的和有機(jī)的組分，使之氧化或溶解；物理化學(xué)作用包括毛細(xì)管凝聚、表面吸著和濕潤等。壓差和重力造成的水滲透流動(dòng)，時(shí)間不長，范圍不大，濕潤效果不高，一般只能達(dá)到10%40%。物理化學(xué)作用是煤層濕潤的主導(dǎo)作用，可以持續(xù)很長時(shí)間，并能使煤體均勻、充分地濕潤，將濕潤效果提高到70%80%。2.注入水可有效地包裹煤體內(nèi)的每一細(xì)小部分水進(jìn)入煤體各種裂隙和層理后，在極其微小的孔隙內(nèi)部，都有水的注入，這就使整個(gè)煤體有效地被水包裹起來。當(dāng)煤體由于開

3、采而受到破碎時(shí)，因絕大多數(shù)的破碎面中充滿著水，可以達(dá)到減少煤塵飛揚(yáng)的目的。3.克服各項(xiàng)阻力及煤層瓦斯壓力水在煤層中的運(yùn)動(dòng)，主要是注水壓力、毛細(xì)管力和重力三種力綜合作用克服煤層裂隙面的阻力、孔隙通路的阻力和煤層的瓦斯壓力。4.通過改變煤體的物理力學(xué)性質(zhì)減塵通過鉆孔注入壓力水，使其滲入煤體內(nèi)部，增加煤的水分和塵粒間的粘著力，并降低煤的強(qiáng)度和脆性，增加塑性，減少采煤時(shí)煤塵的生成量；同時(shí)將煤體中原生細(xì)塵粘結(jié)為較大的塵粒，使之失去飛揚(yáng)能力。(二)預(yù)濕煤體防塵效果影響因素1.煤的裂隙和孔隙特征2.煤體孔隙率大小3.上覆巖層壓力及支承壓力4.注水參數(shù)5.液體性質(zhì)6.煤層內(nèi)瓦斯壓力1.煤的裂隙和孔隙特征(1)

4、煤體孔、裂隙特征。(2)煤層孔隙、裂隙發(fā)育程度。(1)煤體孔、裂隙特征。煤體是一種孔隙和裂隙都很發(fā)育的介質(zhì)，孔隙和裂隙共同構(gòu)成了煤層注水滲透通道。在煤層注水滲透的過程中，煤層孔隙發(fā)育程度對(duì)注水時(shí)煤體均勻潤濕、物理力學(xué)性質(zhì)改變的影響舉足輕重。煤中的孔隙包括相互連通的滲透-擴(kuò)散孔隙、“死端”孔隙和孤立孔隙三類。滲透-擴(kuò)散孔隙及與其連通的“死端”孔隙屬于有效孔隙，注水時(shí)液體可沿這些孔隙進(jìn)行滲流，而孤立孔隙對(duì)滲流來說則是無效孔隙。(2)煤層孔隙、裂隙發(fā)育程度。對(duì)于不同成因及煤巖種類的煤層來說，其裂隙和孔隙的發(fā)育程度不同，注水效果也存在較大差異。影響煤層孔隙、裂隙發(fā)育的因素很多且復(fù)雜，煤的巖相成分及煤的

5、變質(zhì)程度是其中的兩個(gè)重要內(nèi)在因素，而采動(dòng)影響是其主要的外在因素。2.煤體孔隙率大小(1)孔隙率。(2)煤體孔隙率大小對(duì)注水的影響。(1)孔隙率。1)總孔隙率的測(cè)定與計(jì)算。2)部分孔隙率的測(cè)定。1)總孔隙率的測(cè)定與計(jì)算。煤的總孔隙率為孔隙的總體積與煤的總體積的比率，按下式計(jì)算：2)部分孔隙率的測(cè)定。部分孔隙率是指單位質(zhì)量煤中某一孔徑及其以上的孔隙體積與單位質(zhì)量煤總體積之比。目前，煤的部分孔隙率主要采用壓汞儀測(cè)定。(2)煤體孔隙率大小對(duì)注水的影響。在我國煤礦，孔隙率Kzx=1%4%時(shí)，煤層通常不能注水；Kzx=5%15%時(shí)，煤層能注水，且有較好的潤濕效果；Kzx15%時(shí)能取得很好的注水效果。3.上

6、覆巖層壓力及支承壓力地壓的集中程度與煤層的埋藏深度有關(guān)，煤層埋藏越深則地層壓力越大，而裂隙和孔隙變得更小，導(dǎo)致透水性能降低。因而隨著礦井開采深度的增加，要取得良好的煤體濕潤效果，需要提高注水壓力。在長壁工作面的超前集中應(yīng)力帶以及其他大面積采空區(qū)附近的集中應(yīng)力帶，因承受的壓力增高，其煤體的孔隙率與受采動(dòng)影響的煤體相比要小60%70%，由此減弱了煤層的透水性。4.注水參數(shù)煤層注水參數(shù)是指注水壓力、注水速度、注水量和注水時(shí)間。注水量或煤的水分增量既是煤層注水效果的標(biāo)志，也是決定煤層注水除塵率高低的重要因素。通常，注水量或煤的水分增量變化在50%80%之間。注水量和煤的水分增量都和煤層的滲透性、注水壓

7、力、注水速度和注水時(shí)間有關(guān)。5.液體性質(zhì)煤是極性小的物質(zhì)，水是極性大的物質(zhì)，兩者之間極性差越小越易濕潤。為了降低水的表面張力，減小水的極性，提高對(duì)煤的濕潤效果，可以在水中添加表面活性劑。例如陽泉一礦在注水時(shí)加入0.5%濃度的洗衣粉后，注水速度比原來提高24%。6.煤層內(nèi)瓦斯壓力煤層內(nèi)的瓦斯壓力是注水的附加阻力。水壓克服瓦斯壓力后才是注水的有效壓力，所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時(shí)，往往要提高注水壓力，以保證注水的濕潤效果。同時(shí)，煤層注水也是防止煤與瓦斯突出的一個(gè)很好的措施。二、濕式除塵基礎(chǔ)理論(一)單一液滴的捕集機(jī)理和捕集效率(二)液滴群的分級(jí)效率(三)噴霧形成和降塵機(jī)理(一)單一液滴的捕集機(jī)理

8、和捕集效率1.捕集機(jī)理2.各種機(jī)理的聯(lián)合捕集效率圖3-1典型的除塵機(jī)理1慣性碰撞2截留3布朗擴(kuò)散4重力1.捕集機(jī)理如圖3-1所示，當(dāng)含塵空氣流過液滴時(shí)，液滴掠過塵粒，大部分塵粒與空氣一道流經(jīng)液滴，但一些塵粒接觸液滴表面而附于其上，因此，液滴在其運(yùn)動(dòng)路徑上捕集一些塵粒，而不是捕集全部塵粒。孤立液滴的捕集效率E定義為捕集的顆粒數(shù)與掠過液滴周圍的氣體體積中最初所含的顆粒數(shù)之比：1.捕集機(jī)理1.捕集機(jī)理(1)慣性碰撞。(2)截留。(3)布朗擴(kuò)散。(4)重力效應(yīng)。(1)慣性碰撞。當(dāng)含較大塵粒的氣流在運(yùn)動(dòng)過程中遇到液滴時(shí)，其自身的慣性作用，使得它們不能沿流線繞過液滴，仍保持其原來方向運(yùn)動(dòng)而碰撞到液滴，從而

9、被液滴捕集，如圖3-1所示塵粒1。(2)截留。當(dāng)塵粒沿氣體流線隨著氣流直接向液滴運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于氣流流線離液滴表面的距離在dp/2粒徑范圍以內(nèi)，則該塵粒與液滴接觸并被捕集，如圖3-1所示塵粒2。對(duì)截留捕塵起作用的是塵粒大小，而不是塵粒的慣性，并且與氣流速度無關(guān)。(3)布朗擴(kuò)散。當(dāng)微細(xì)塵粒受氣流的夾帶作用圍繞液滴運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于布朗擴(kuò)散作用，塵粒的運(yùn)動(dòng)軌跡與氣流流線不一致而沉積在液滴上。如圖3-1中塵粒3，塵粒越小，布朗擴(kuò)散越強(qiáng)烈，在分析dp2m的塵粒沉積時(shí)，通常要考慮這種機(jī)理。(4)重力效應(yīng)。當(dāng)塵粒具有一定的大小和密度時(shí)，塵粒會(huì)因重力作用而沉降到液滴上，被液滴捕集。如圖3-1中塵粒4。在重力作用下粉塵

10、的沉降取決于塵粒的大小、密度和流速，顯然，只有當(dāng)塵粒比較大、密度大，同時(shí)氣流小時(shí)，重力沉降的捕集效率才明顯。在捕集細(xì)小粉塵時(shí)，重力沉降的作用不大。當(dāng)重力與氣流方向不相同時(shí)，沉降效率還取決于重力與氣流方向的夾角。2.各種機(jī)理的聯(lián)合捕集效率在實(shí)際除塵過程中，經(jīng)常是幾種機(jī)理的聯(lián)合作用，這時(shí)的捕集效率要高于某一種單獨(dú)機(jī)理的捕集效率。然而，總捕集效率并不簡(jiǎn)單地等于各種機(jī)理的捕集效率的疊加，因?yàn)橐环N粒徑的塵粒可以因不同機(jī)理而被捕集，但只能計(jì)算一次。對(duì)各種機(jī)理分析一下，便可知道單一捕集體(液滴)的總捕集效率值取決于這些參數(shù)，即：(二)液滴群的分級(jí)效率1.濕式除塵器的總效率計(jì)算步驟2.模擬除塵器除塵效率的基本

11、模型1.濕式除塵器的總效率計(jì)算步驟(1)計(jì)算在相同捕集速度下孤立液滴的捕集效率。(2)計(jì)算有鄰近液滴影響時(shí)的液滴群中的液滴捕集效率。(3)由液滴群中的捕集效率計(jì)算整個(gè)液滴群(即除塵器)的分級(jí)效率。(4)由液滴群的分級(jí)效率計(jì)算液滴群的總除塵效率。(5)對(duì)各種影響因素進(jìn)行修正。2.模擬除塵器除塵效率的基本模型(1)活塞流，未捕集的塵粒既無徑向混合也無軸向混合(無混合模型)。(2)未捕集的塵粒完全徑向(或橫向)混合(橫向混合模型)。(3)完全后向混合，即既有徑向混合又有軸向混合(后向混合模型)。(三)噴霧形成和降塵機(jī)理1.噴霧形成機(jī)理2.噴霧降塵機(jī)理1.噴霧形成機(jī)理圖3-2低壓噴霧1.噴霧形成機(jī)理圖

12、3-3高壓噴霧2.噴霧降塵機(jī)理圖3-4噴霧降塵機(jī)理說明圖三、干法除塵基礎(chǔ)理論(一)通風(fēng)除塵(二)抽塵凈化(三)高壓風(fēng)屏蔽(一)通風(fēng)除塵圖3-5混合式通風(fēng)方式1抽出式風(fēng)筒2壓入式風(fēng)筒(二)抽塵凈化抽塵凈化是利用除塵器運(yùn)行中產(chǎn)生的負(fù)壓，通過吸塵風(fēng)筒與靠近塵源的吸塵罩，在塵源處造成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，使含塵空氣由吸塵罩經(jīng)吸塵風(fēng)筒進(jìn)入除塵器中進(jìn)行凈化處理。除塵器包括濕式除塵器和干式除塵器兩種，濕式除塵器有濕式旋流除塵器、濕式風(fēng)流除塵器、文丘里除塵器和濕式纖維除塵器等；干式除塵器主要是布袋除塵器。根據(jù)我國機(jī)掘工作面目前的生產(chǎn)技術(shù)條件及對(duì)除塵器既要能耗低又要除塵效率高(特別對(duì)于呼塵)的要求，通過理論分析和實(shí)踐證明

13、，干式布袋除塵器由于具有慣性、截留、擴(kuò)散、靜電等捕塵機(jī)理和粉塵層捕集機(jī)理的綜合作用，它不僅對(duì)總粉塵具有很高的捕塵效率，對(duì)呼塵仍具有很高的捕集效率。因此，在機(jī)掘工作面大都選用了干式布袋除塵器。抽塵凈化除塵效率比較高，但設(shè)備成本也高，因此制約了它的推廣應(yīng)用。(三)高壓風(fēng)屏蔽高壓風(fēng)屏蔽是將一個(gè)開窄縫的金屬筒(長約3m)橫置于掘進(jìn)機(jī)駕駛員前2m處，內(nèi)有高壓風(fēng)由窄縫噴出，向上形成一道風(fēng)墻，阻止粉塵的擴(kuò)散，使空氣保持清新，防塵效果好。但只是將粉塵隔離在前面，必須配套采取其他除塵措施來實(shí)現(xiàn)高效除塵。第二節(jié)采掘工作面防塵技術(shù)一、采煤工作面塵源的形成與分布二、掘進(jìn)工作面粉塵的產(chǎn)生與分布三、采煤工作面防塵技術(shù)四、

14、掘進(jìn)工作面防塵技術(shù)一、采煤工作面塵源的形成與分布(一)炮采工作面(二)機(jī)采工作面(三)綜采工作面(一)炮采工作面(一)炮采工作面表3-1炮采工作面各工序的煤塵濃度(二)機(jī)采工作面表3-2機(jī)采工作面各工序的粉塵濃度(三)綜采工作面1.壓固核的形成及其對(duì)產(chǎn)塵的影響2.摩擦與碾壓3.沖擊與振動(dòng)1.壓固核的形成及其對(duì)產(chǎn)塵的影響圖3-6壓固核的形成及其產(chǎn)塵過程2.摩擦與碾壓滾筒采煤機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，若不及時(shí)更換被磨鈍的截齒，則在截煤時(shí)截齒與煤體的接觸由切割變成研磨，就將導(dǎo)致細(xì)微粉塵的大量增加3.沖擊與振動(dòng)截齒對(duì)煤的沖擊必將產(chǎn)生煤塵，而且沖擊力越大所產(chǎn)生的煤粉越多。此外，煤體或煤塊受到強(qiáng)烈振動(dòng)，可使原來的

15、裂隙增加和變大，有的變?yōu)楦〉拿簤K，有的成為煤塵。二、掘進(jìn)工作面粉塵的產(chǎn)生與分布(一)炮掘工作面(二)綜掘工作面二、掘進(jìn)工作面粉塵的產(chǎn)生與分布圖3-7煤巷掘進(jìn)粉塵分布曲線(一)炮掘工作面1.機(jī)械打眼2.火藥爆破作業(yè)3.裝車與運(yùn)輸產(chǎn)塵(一)炮掘工作面1.機(jī)械打眼表3-4機(jī)械打眼時(shí)產(chǎn)塵情況2.火藥爆破作業(yè)圖3-8炮采工作面爆破后產(chǎn)塵情況1干式爆破2水封爆破3水封爆破加水幕3.裝車與運(yùn)輸產(chǎn)塵機(jī)械裝矸和礦車運(yùn)輸也是掘進(jìn)工作面產(chǎn)塵的主要原因之一。這部分粉塵雖然大多不是直接來源于煤巖體破碎，但它可以使風(fēng)流中的粉塵濃度相對(duì)增加，改變堆積粉塵與浮塵的比例關(guān)系，使靜態(tài)的沉積粉塵轉(zhuǎn)化為浮游粉塵。巖巷干式裝矸一般可

16、使風(fēng)流中的粉塵濃度增加的1015mg/m3。干燥的煤巷用人工攉煤、鐵鏟裝車，煤塵常達(dá)幾十甚至幾百毫克每立方米。另外，礦車和其他運(yùn)輸機(jī)械摩擦振動(dòng)也可使風(fēng)流中的粉塵濃度增加510mg/m3。這部分二次飛揚(yáng)粉塵,在干式作業(yè)條件下可占掘進(jìn)工作面總浮塵量的5%10%。(二)綜掘工作面(1)掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過程中煤巖破碎產(chǎn)生的粉塵，即原生粉塵，它包括煤巖受到截齒的壓碎和摩擦作用產(chǎn)生的粉塵，占機(jī)掘工作面粉塵的80%以上。(2)煤塊塌落后與機(jī)器和地面碰撞，擋煤板、運(yùn)輸溜子轉(zhuǎn)載造成的摩擦破碎形成的粉塵。(3)由于地質(zhì)作用，煤層發(fā)生錯(cuò)位、斷裂，在裂縫中留存的粉煤，在掘進(jìn)過程中暴露出來，形成粉塵。(4)隨著進(jìn)風(fēng)流帶入機(jī)掘

17、工作面的塵粒。(5)工作面上沉積的粉塵在開采作業(yè)過程中或通風(fēng)過程中又被揚(yáng)起，即次生粉塵。三、采煤工作面防塵技術(shù)(一)采煤機(jī)內(nèi)外噴霧除塵(二)煤層注水減塵(三)液壓支架噴霧系統(tǒng)(四)液壓支架架間封閉塵源技術(shù)(五)綜放支架放煤口負(fù)壓捕塵裝置(六)凈化霧幕降塵技術(shù)(一)采煤機(jī)內(nèi)外噴霧除塵圖3-9采煤機(jī)內(nèi)噴霧效果圖(二)煤層注水減塵1.鉆孔布置2.注水方法3.注水設(shè)備和器材1.鉆孔布置圖3-10單向長鉆孔注水方式示意圖1上平巷2開切眼3下平巷1.鉆孔布置圖3-11雙向長鉆孔注水方式示意圖1回風(fēng)巷2開切眼3運(yùn)輸巷2.注水方法圖3-12動(dòng)壓多孔注水方法示意圖1水泵2截止閥3中高壓水表4單向閥5流量調(diào)節(jié)閥6

18、水表7注水鋼管8封孔器2.注水方法圖3-13長鉆孔動(dòng)壓注水系統(tǒng)示意圖1煤幫2壓力表3、7截止閥4封孔器5高壓膠管6三通8安全閥9快速接頭10膠管11、13水表12壓力表14水泵15膠管16水管17水桶3.注水設(shè)備和器材煤層注水所使用的設(shè)備和器材主要包括鉆機(jī)、水泵、封孔器、分流器及注水水表等。(三)液壓支架噴霧系統(tǒng)圖3-14紅外監(jiān)控噴霧系統(tǒng)示意圖(三)液壓支架噴霧系統(tǒng)圖3-15架間紅外監(jiān)控噴霧系統(tǒng)圖3-16封閉塵源裝置捕塵機(jī)理圖(四)液壓支架架間封閉塵源技術(shù)(五)綜放支架放煤口負(fù)壓捕塵裝置圖3-17放煤口防塵、捕塵裝置1負(fù)壓產(chǎn)生器2定位保護(hù)螺釘3射流定位器4負(fù)壓感應(yīng)器5流場(chǎng)加速器6混合效應(yīng)管7混

19、合發(fā)散器8、9定位連接板10煤塵收集器接口11煤塵收集器12、13定位連接板(六)凈化霧幕降塵技術(shù)圖3-18工作面光控霧幕四、掘進(jìn)工作面防塵技術(shù)(一)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)外噴霧除塵(二)風(fēng)幕濕式離心除塵系統(tǒng)(三)高效水炮泥降塵技術(shù)(一)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)外噴霧除塵圖3-19噴霧系統(tǒng)圖1球閥2過濾器3增壓泵4電動(dòng)機(jī)5溢流閥6、14安全閥7、12壓力表8高精度過濾器9、10、13、16閥門11減壓閥15冷卻掘進(jìn)機(jī)油箱和主電動(dòng)機(jī)(一)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)外噴霧除塵圖3-20外噴霧裝置(二)風(fēng)幕濕式離心除塵系統(tǒng)1.除塵原理2.除塵系統(tǒng)布置方式1.除塵原理圖3-21布風(fēng)器在掘進(jìn)巷道內(nèi)布置情況2.除塵系統(tǒng)布置方式圖3-22風(fēng)幕濕式離心除塵

20、系統(tǒng)布置圖1濕式離心除塵器2離心式風(fēng)機(jī)3抽塵風(fēng)筒4掘進(jìn)機(jī)5伸縮式膠帶機(jī)6橋式轉(zhuǎn)載機(jī)2.除塵系統(tǒng)布置方式圖3-23除塵系統(tǒng)布置要求1吸塵口2除塵器排放口3布風(fēng)器4局扇2.除塵系統(tǒng)布置方式圖3-24現(xiàn)場(chǎng)安裝圖a)從掘進(jìn)頭向除塵器方向看b)從除塵器出口向掘進(jìn)頭方向看(三)高效水炮泥降塵技術(shù)1.高效水炮泥降塵機(jī)理2.制作和使用工藝1.高效水炮泥降塵機(jī)理水炮泥降塵的實(shí)質(zhì)是用盛水的塑料袋代替或部分代替炮泥充填于炮眼內(nèi)，爆破時(shí)水袋破裂，在高溫高壓爆炸波的作用下，大部分水被汽化，然后重新凝結(jié)成極細(xì)的霧滴并和同時(shí)產(chǎn)生的礦塵相接觸，形成霧滴的凝結(jié)核或被霧滴所濕潤而起到降塵作用。這種方法既能降低爆破后產(chǎn)生的大量煤塵

21、，又能有效地降低有毒有害氣體的含量，是一種積極而有效的防塵技術(shù)。2.制作和使用工藝圖3-25水炮泥袋a)小炮眼規(guī)格(內(nèi)徑28mm)b)大炮眼規(guī)格(內(nèi)徑32mm)2.制作和使用工藝圖3-26水炮泥成品圖1吸管2水炮泥袋3水炮泥材料2.制作和使用工藝圖3-27高效水炮泥裝填示意圖1黃泥2高效水炮泥3炸藥第三節(jié)物理化學(xué)降塵技術(shù)一、隔離塵源防塵二、化學(xué)降塵劑防塵三、泡沫除塵四、粘結(jié)式防塵五、磁化水除塵六、其他物理化學(xué)防塵技術(shù)一、隔離塵源防塵(一)隔塵風(fēng)簾防塵(二)粘塵簾防塵(一)隔塵風(fēng)簾防塵1.隔塵簾捕塵機(jī)理2.隔塵簾捕塵效率的計(jì)算3.隔塵簾分效率1.隔塵簾捕塵機(jī)理(1)慣性碰撞捕塵。(2)截留捕塵。

22、(3)布朗擴(kuò)散捕塵。1.隔塵簾捕塵機(jī)理圖3-28隔塵簾捕塵示意圖1慣性碰撞2截留3布朗擴(kuò)散4氣流的流線5空心球內(nèi)表面6空心球葉片7空心球外表面(1)慣性碰撞捕塵。塵粒由于有較大的質(zhì)量因而具有比氣體更大的慣性，即使是細(xì)小的塵粒也能從氣體流線上偏離而打在目標(biāo)上。當(dāng)塵粒因其慣性而碰撞到捕集面上時(shí)，這種捕集就稱為慣性碰撞捕塵，如圖3-28中的塵?！?”所示。(2)截留捕塵。慣性捕塵的實(shí)質(zhì)是塵粒偏離流線而碰撞到捕塵體上。如果塵粒不偏離流線，就會(huì)繞過捕塵體而隨氣體逃走。但一定粒徑的塵粒，也有可能隨流線運(yùn)動(dòng)而被捕集在捕塵體上，如圖3-28中的塵粒“2”所示。這種機(jī)理稱為截留捕塵。流經(jīng)捕塵體的流型通常采用粘性

23、流和勢(shì)流，由于通過隔塵簾的氣固兩相流的雷諾數(shù)Rep1，因此粘性流為適合的模型。定義截留系數(shù)kj為dp與Dc之比值，則由于dpDc，kj0，故可按Langmair公式計(jì)算截留捕塵效率2：(3)布朗擴(kuò)散捕塵。塵粒不受外力影響而呈雜亂的方式擴(kuò)散稱為布朗擴(kuò)散，由于布朗擴(kuò)散作用，塵粒的運(yùn)動(dòng)軌跡與氣流的流線不一致，而沉積在捕塵體上，如圖3-28之塵?！?”。2.隔塵簾捕塵效率的計(jì)算直接采用單靶效率公式乘以實(shí)驗(yàn)常數(shù)C0的方法計(jì)算隔塵簾捕塵效率。單靶效率的定義是：如果通過捕塵體風(fēng)流橫斷面的所有塵粒都能和捕塵體(靶)相碰撞并粘附其上，則其效率為通過風(fēng)流橫斷面積Af與捕塵體迎風(fēng)截塵面積Ac之比值。因此，隔塵簾捕塵

24、效率定義為：3.隔塵簾分效率實(shí)踐證明，捕塵裝置的除塵效率與粉塵的分散度密切相關(guān)。因此,在計(jì)算捕塵裝置除塵效率時(shí)，常采用分效率來說明它所捕集的粉塵顆粒大小。分效率與全效率的關(guān)系式如下：(二)粘塵簾防塵粘塵簾防塵方法是指在井下塵源附近，張掛由多面空心球組成的、球上粘有粘塵劑的簾狀隔塵裝置,粘結(jié)風(fēng)流中粉塵的方法。多面空心球是由6個(gè)直徑為37.24mm的葉片組成的空心球體，其凈表面積達(dá)0.05m2，比表面積為4.6104m2/m3。所以具有比表面積大、通風(fēng)阻力小等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是球體葉片垂直，無載液能力，致使NCZ1劑流失較快，縮短了粘塵簾有效粘塵周期。二、化學(xué)降塵劑防塵(一)降塵劑潤濕機(jī)理(二)降塵劑的

25、添加方法二、化學(xué)降塵劑防塵(一)降塵劑潤濕機(jī)理圖3-29在水中的降塵劑分子示意圖(二)降塵劑的添加方法1.定量泵添加法2.添加調(diào)配器3.負(fù)壓引射器添加法4.噴射泵添加器5.孔板減壓調(diào)節(jié)器(二)降塵劑的添加方法圖3-30壓氣添加調(diào)配器1供水管2溶液管3溶液4加液口5供氣閥6壓力表7調(diào)節(jié)閥8箱內(nèi)供液管9加液管10三通1.定量泵添加法通過定量泵把液態(tài)降塵劑壓入供水管路，通過調(diào)節(jié)泵的流量與供水管流量的配合達(dá)到所需含量。2.添加調(diào)配器如圖3-30所示，其原理是在濕潤劑溶液箱的上部通入有壓氣體(氣壓大于水壓)，承壓潤濕劑溶液從箱內(nèi)供液管8的底部入口進(jìn)入，經(jīng)三通10添加于供水管路。調(diào)節(jié)閥7用來調(diào)節(jié)添加濕潤劑

26、溶液的流量，使之與供水流量相配合，從而達(dá)到所需的添加含量。3.負(fù)壓引射器添加法降塵劑溶液被文丘里引射器所造成的負(fù)壓吸入，并與水流混合，添加于供水管路中。添加含量由吸液管上的調(diào)節(jié)閥控制。由于這種方法成本低、定量準(zhǔn)確，被各礦井采用較多。4.噴射泵添加器與前面的添加器相比，主要區(qū)別在于噴射泵有混合室。因此，用噴射泵調(diào)配降塵劑，可使其與水混合較好、定量更準(zhǔn)確，供水管路壓損小，工作狀態(tài)穩(wěn)定。5.孔板減壓調(diào)節(jié)器降塵劑溶液在孔板前的高壓水作用下，被壓入孔板后的低壓水流中，通過調(diào)節(jié)閥門獲得所需溶液的流量。三、泡沫除塵(一)泡沫除塵機(jī)理(二)泡沫劑與泡沫劑溶液(三)泡沫劑主要性能(一)泡沫除塵機(jī)理當(dāng)泡沫噴灑到含

27、塵空氣中時(shí)，則形成大量的泡沫群，其總體積和總表面積都很大，從而大大增加與塵粒的接觸面和粘附性，提高了除塵效率。泡沫之所以能捕集到粉塵，主要是截留、慣性碰撞、擴(kuò)散、粘附、重力沉降等多種機(jī)理綜合作用的結(jié)果。對(duì)于大顆粒粉塵，在低速條件下，截留和重力起主要作用，而對(duì)于微細(xì)粉塵，擴(kuò)散、靜電力等因素起主要作用。(二)泡沫劑與泡沫劑溶液泡沫除塵主要是利用泡沫的高度濕潤性和隔絕性能。表征泡沫特性的指標(biāo)是泡沫的倍數(shù)和強(qiáng)度，其中發(fā)泡倍數(shù)可分為：低倍數(shù)(550)、中倍數(shù)(50200)及高倍數(shù)(200)；泡沫的強(qiáng)度是指泡沫的穩(wěn)定程度，它是以泡沫從產(chǎn)生的瞬間起到破裂的時(shí)間或者半數(shù)泡沫破裂的時(shí)間來表示的，也可以液面形成單

28、個(gè)泡沫的持續(xù)時(shí)間來確定。能夠產(chǎn)生泡沫的液體叫泡沫劑。純凈的液體是不能形成泡沫的，只有溶液內(nèi)含有粗粒分散膠體、膠質(zhì)體系或者細(xì)粒膠體等可溶性物質(zhì)時(shí)才能形成泡沫。在俄羅斯礦山曾進(jìn)行了17種不同表面活性劑的發(fā)泡劑除塵試驗(yàn)，取得的最佳參數(shù)是：倍數(shù)為100200倍、泡沫尺寸小于6mm。(三)泡沫劑主要性能1.析液時(shí)間2.發(fā)泡倍數(shù)1.析液時(shí)間泡沫生成起即開始發(fā)生析液。由于重力的作用，泡膜的部分液體不斷流到氣泡的下方，到一定重量時(shí)，液體便脫開氣泡析出。氣泡在不斷合并，泡膜的厚度也在不斷變化。穩(wěn)定性好的泡沫，這一過程進(jìn)行得較慢。2.發(fā)泡倍數(shù)泡沫發(fā)泡倍數(shù)是指一定數(shù)量的泡沫自由體積，與該體積的泡沫全部破滅后析出的溶

29、液體積之比。試驗(yàn)時(shí)采用容積V容的容器裝滿泡沫，稱得泡沫的凈重，再計(jì)算泡沫液的體積V液，則得發(fā)泡倍數(shù)n為：四、粘結(jié)式防塵(一)粘塵劑作用原理(二)粘塵劑的種類及其應(yīng)用(一)粘塵劑作用原理粘塵劑通過無機(jī)鹽(如氯化鈣或氯化鎂等)不斷地吸收空氣中的水分，使得沉積于粘塵劑的粉塵始終處于濕潤狀態(tài)，同時(shí)由于在粘塵劑添加有表面活性物質(zhì)，所以它比普通的水更容易濕潤礦井粉塵。只有在空氣相對(duì)濕度小于40%時(shí)，粘塵劑才會(huì)發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象。由于礦井空氣濕度一般均在80%以上，因此，粘塵劑是不會(huì)發(fā)生結(jié)晶的。粘塵劑溶液的濃度隨著所處環(huán)境空氣溫度和濕度的變化而變化，主要體現(xiàn)為從空氣中吸收或者排出水分。(二)粘塵劑的種類及其應(yīng)用1

30、.膏狀粘塵劑2.粉狀粘塵劑3.片狀粘塵劑(二)粘塵劑的種類及其應(yīng)用圖3-31膏狀粘塵劑噴灑系統(tǒng)1罐車2輸液臂3莫諾泵4軟膏泵5井下管線6、7三通8連接軟管9噴射噴頭10粘塵劑1.膏狀粘塵劑(1)井下空氣相對(duì)濕度大于35%的巷道兩幫和頂、底板，也可用于正常生產(chǎn)的采掘工作面。(2)添加于隔爆水槽中，起到更好的隔爆作用。(3)添加于煤層注水中，提高注水濕潤半徑。(4)以一定比例噴灑在有自燃危險(xiǎn)的采空區(qū)，或注入自燃的煤柱中，起到阻化劑的作用。2.粉狀粘塵劑粉狀粘塵劑是膏狀粘塵劑的固體含量部分，也就是說，粉狀粘塵劑用一定量的水稀釋后即可變成膏狀粘塵劑。粉狀粘塵劑可應(yīng)用于相對(duì)濕度為35%以上的礦井巷道或采

31、掘面。粉狀粘塵劑一般裝在塑料袋中運(yùn)送至井下作業(yè)地點(diǎn)。采用人工直接撒布或裝入壓氣裝置中機(jī)械撒布。3.片狀粘塵劑片狀粘塵劑是含有表面活性劑的吸濕性無機(jī)鹽結(jié)晶體材料。這種粘塵劑制作工藝簡(jiǎn)單、成本相對(duì)較低。撒布于作業(yè)地點(diǎn)后，通過吸收礦井空氣中的水分，可由結(jié)晶狀態(tài)轉(zhuǎn)化為膏狀或液體狀態(tài)。它的運(yùn)輸與粉狀粘塵劑一樣，可裝在袋中輸送。但由于片狀顆粒較大(粒徑約的4mm)，不利于機(jī)械撒布。五、磁化水除塵改善噴霧降塵法來降低呼吸性粉塵的另一條技術(shù)途徑是，用物理方法改變水的性質(zhì)，使水的霧化能力增大。磁化法是一種簡(jiǎn)單有效的方法。在磁水中添加濕潤劑，還可提高降塵率38%左右。我國是從20世紀(jì)80年代末開始，在井下進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)研究，現(xiàn)已在一些礦井陸續(xù)推廣應(yīng)用。六、其他物理化學(xué)防塵技術(shù)1.聲波霧化降塵技術(shù)2.預(yù)荷電高效噴霧降塵技術(shù)3.電離水除塵4.超聲波除塵5.生物試劑除塵1.聲波霧化降塵技術(shù)該項(xiàng)技術(shù)是利用聲波凝聚、空氣霧化的原