煤礦井下粉塵治理措施及治理方法

煤礦井下粉塵治理措施及治理方法

廢水污染不僅是一個勞動安全問題，也是環(huán)境保護的一個問題。井下粉塵對人體危害很大,一般大于10μm的粉塵,容易為鼻腔、氣管粘液所捕捉,并逐漸排出體外;小于10μm的粉塵則可深入到氣管深部;而小于5μm的粉塵則90%可沉積在氣管、肺泡上,引起肺泡的沖血反應(yīng)而導致塵肺病。嚴重的塵肺病可能發(fā)展為肺心病,有很高的死亡率,對煤礦工人威脅很大,成為煤礦工人最主要的職業(yè)病。我國煤礦粉塵危害嚴重,塵肺病的發(fā)病率高,不僅直接損害了井下工人的健康,也使大量粉塵隨礦井排風進入大氣,造成環(huán)境污染。1.1采礦工作面是礦塵防治的重點煤礦在生產(chǎn)、貯存、運輸及巷道掘進等各個環(huán)節(jié)中都會向井下空氣中排放大量的粉塵。尤其在風速較大的作業(yè)場所,粉塵排放量猛增,據(jù)資料統(tǒng)計,有的礦區(qū)排向井下空氣的煤炭產(chǎn)量的1.6%以上。采煤工作面是煤礦產(chǎn)塵量最大的作業(yè)場所,其產(chǎn)塵量約占礦井產(chǎn)塵量的60%左右。為了預防礦井瓦斯、煤塵爆炸惡性事故的發(fā)生,改善礦井勞動衛(wèi)生條件,采煤工作面是礦塵煤粉塵是防治的重點。機采工作面在我國越來越普及,但產(chǎn)塵濃度也隨之上升。采煤機割煤、支架移架、放煤口放煤及破碎機破煤是機采工作面的四大產(chǎn)塵源,產(chǎn)塵量分別約占60%、20%、10%和10%左右。為了搞好采煤工作面的粉塵防治,有效降低其粉塵濃度,必須針對采煤工作面的塵源采取相應(yīng)的治理措施,以達到對粉塵進行綜合治理的目的。巷道掘進也是井下主要產(chǎn)塵源之一,在無任何防塵措施的情況下,炮掘工作面、機掘工作面和巷道錨噴過程中的產(chǎn)塵情況如表1所示。1.2合理利用塵塵來制造粉煤礦井下粉塵是指在煤礦生產(chǎn)中產(chǎn)生的微細煤塵和巖塵的總稱。煤礦井下粉塵具有如下特性:(1)粉塵表面吸附一層空氣薄膜,阻礙粉塵間或水滴與粉塵間的凝聚沉降;(2)粉塵的分散度增大,吸附在其表面的氧分子增多,加快了粉塵氧化分解過程;(3)細微巖塵由于表面積增大,巖塵中的游離二氧化硅很容易溶解于人體肺細胞中;(4)采掘工作面產(chǎn)生的新鮮粉塵較回風道中的粉塵易帶電。粉塵具有的這些特性決定了以下危害:易引起塵肺;易引起燃燒和爆炸;高濃度粉塵能加速機械磨損,縮短精密儀器的使用壽命。2黑市粉污染處理2.1采煤工作面常用防治措施采煤工作面是煤礦產(chǎn)塵量最大的作業(yè)場所,為了搞好采煤工作面粉塵的防治,有效降低其粉塵濃度,必須針對采煤工作面的塵源采取相應(yīng)的防治措施,以達到對粉塵治理的目的。2.1.1金屬管連接器這是一種采煤機外噴霧改進的措施。在采煤機搖臂上靠近滾筒部分,加一直的和弧形的金屬管連接器,在其上焊6~9個噴座,并安裝噴嘴。每個噴嘴的流量5L/min,向噴嘴供應(yīng)10MPa以上的壓力水,這樣在滾筒靠人行道側(cè)形成一道徑向霧屏,對控制和降低滾筒產(chǎn)生的粉塵有較好的效果。2.1.2種自動噴霧控制閥采煤機外噴霧降塵優(yōu)點是降塵效率高,裝備簡單,比較容易實施,壓力8~12MPa,每個噴嘴的流量15L/min。其主要原理是利用高壓減小霧粒的濃度,提高了霧粒密度、飛行速度、引射風量、渦流強度及帶電量,增加了霧粒與塵粒的碰撞機率、能量及附著力,從而提高了水霧粒對塵粒的俘獲率。高壓外噴霧可使總粉塵降塵率達到90%以上。針對液壓支架移架、放煤操作中主要的產(chǎn)塵工序,設(shè)計一種自動噴霧控制閥,從而實現(xiàn)液壓支架移架、放煤的自動噴霧降塵。為提高降塵效果,實現(xiàn)二次噴霧降塵,在系統(tǒng)中加入組合四通閥等液壓元件。這不僅實現(xiàn)支架移架、放煤的自動噴霧,還可實現(xiàn)下風鄰架的自動噴霧降塵。在系統(tǒng)中加入磁化器,可實現(xiàn)有利于降低呼吸性粉塵的磁化水噴霧降塵。2.1.3安裝小除塵器破碎機防塵有2種措施,即封閉破碎機,避免粉塵外揚(出口用軟膠帶);在密閉的基礎(chǔ)上安裝小除塵器,進行抽塵凈化。轉(zhuǎn)載點一般采用噴霧降塵的方法,可用觸控液壓控制器實現(xiàn)與設(shè)備同步的自動噴霧降塵,也可應(yīng)用與破碎機相同的聲波霧化和荷電噴霧降塵。2.1.4刷煤眼的控制當溜煤巷(眼)中溜煤時,煤下溜過程中,引起煤塊與煤塊、煤塊與溜煤眼壁的沖擊碰撞和摩擦,產(chǎn)生大量粉塵。同時,下落煤體產(chǎn)生沖擊氣流,使礦塵向溜煤巷外部擴散,因此,溜煤巷也是井下主要產(chǎn)塵源之一。溜煤眼礦塵的控制,關(guān)鍵在于溜煤眼的設(shè)計,一般應(yīng)將溜煤眼布置在回風側(cè)。如因條件限制需設(shè)在進風巷道附近,也應(yīng)將溜煤眼布置在主要進風巷道的繞道中。溜煤眼口距繞道口的距離應(yīng)大于沖擊風流最大距離(60~100m)。此外,還要采取溜煤眼口密閉、噴霧灑水和通風排塵等綜合防塵措施。2.2鉆地面灰塵的處理2.2.1泡沫除塵技術(shù)機械鑿巖是礦山井下生產(chǎn)過程中的主要產(chǎn)塵源之一,機械鑿巖時所產(chǎn)生的礦塵濃度除和礦巖的物理化學性質(zhì)有關(guān)外,主要取決于生產(chǎn)強度等,除礦山井下普遍使用的濕式鑿巖降塵及干式孔口捕塵和孔底捕塵外還有泡沫除塵。泡沫除塵技術(shù)是一種高效、簡便、經(jīng)濟、易操作的新技術(shù)。其原理是:在水中加入一定比例的泡沫除塵劑,通過一套機械裝置,得到使水的表面張力小于3.5×10-5N/cm2的泡沫溶液。由于將水發(fā)泡,不僅節(jié)省了大量用水,而且造成了多界面潤濕條件,使礦塵增濕并成泥漿,提高了對呼吸性粉塵的捕獲率,使其達到90%以上。2.2.2對爆破的影響爆破作業(yè)是產(chǎn)塵最集中的生產(chǎn)工序,且其產(chǎn)生的浮游塵粒經(jīng)干式鑿巖時還要細微。因此礦塵的自然沉降速度慢,不利于縮短作業(yè)循環(huán)時間,其污染影響范圍可達幾十米甚至上百米。爆破作業(yè)的產(chǎn)塵量主要與炸藥數(shù)量、爆破方法和礦塵物理性質(zhì)及濕潤程度有關(guān)。通常,同時起爆的藥量越多,爆破后產(chǎn)生的礦塵越多。礦山井下廣泛采用水封爆破降塵,水封爆破的降塵率可達60%,且對除去呼吸性粉塵有較好的效果。另外,水封爆破還有降低炮煙(約70%)、減少有毒有害氣體(約37%~46%)、降溫(約0.5~1.0℃)等作用。此外,還有噴霧降塵、水幕降塵等措施。2.2.3運輸自動保濕除常用的噴霧灑水降塵外還有以下2種:(1)運輸機水電連鎖降塵。在運輸系統(tǒng)所有裝載點、轉(zhuǎn)載點,可根據(jù)礦塵大小安設(shè)定點噴霧裝置,進行經(jīng)?；虿欢〞r噴霧灑水。當運輸距離較長時,最好采用水電連鎖裝置,即溜子或皮帶啟動運轉(zhuǎn)時,控制噴霧閥門的電磁閥自動打開,實現(xiàn)噴霧灑水。(2)礦車運輸自動灑水降塵。采用噴霧灑水的辦法澆灑礦車,考慮到礦車運輸不連續(xù)的特點,礦山多采用機械傳動自動控制方式,實現(xiàn)礦車通過時噴霧器工作,礦車通過后噴霧停止。2.2.4入式風筒的進線能力控制機掘工作面含塵氣流向巷道外擴散,可選用附壁風筒。這是一種利用氣流的附壁效應(yīng),將原壓入式風筒供給機掘工作面的軸向風流改變?yōu)檠叵锏辣谶\動的旋轉(zhuǎn)風流,并使風流不斷向機掘工作面推進。在掘進機司機工作區(qū)域的前方建立起阻擋粉塵向外擴散的空氣屏幕,封鎖住掘進機工作時產(chǎn)生的粉塵。除塵器將工作面的含塵風流吸入吸塵罩,由除塵器凈化,從而提高了機掘工作面的收塵效率。2.3局部塵源凈化當入風井巷和采掘工作面的風源含塵量超過0.5mg/m3時,應(yīng)采取風流凈化措施。礦井風流凈化分為主進風源凈化和局部地點的風流凈化2種。對于主進風源,首先要防止地表粉塵進入地下,保護入風質(zhì)量。例如,在進風井與地面產(chǎn)塵點間設(shè)一定的防護地帶;入風井口附近的運輸?shù)缆芳肮I(yè)場地路面鋪水泥或瀝青,設(shè)置灑水清洗路面的設(shè)施等。當入風流含塵量仍超標時,可采用水幕凈化或靜電除塵等措施。對于井下局部塵源的凈化,鑒于礦井條件的特殊性,風流凈化方案的選擇受到限制,不可能象地面那樣采取高效除塵設(shè)備。但要求采用的除塵裝置體積小、效率高、阻力小,能有效除去細微塵粒,同時具有安全、工作可靠等特點。3煤炭工業(yè)發(fā)展方向在機械化采掘作業(yè)和運輸、轉(zhuǎn)載過程中,都會產(chǎn)生大量粉塵,危害十分嚴重?，F(xiàn)在普遍采用通風除塵、噴霧灑水、煤層注水、抽塵凈化、個體防護等防降塵措施進行綜合治理。但是,這些防降塵技術(shù)已遠遠滿足不了日益嚴重的塵害治理需要。近幾年來,英國研制出的吸塵滾筒,已在英國煤礦50%以上的長壁工作面推廣使用。它既能有效地降低采煤機割煤產(chǎn)生的呼吸性粉塵,又能減少截齒摩擦火花引燃瓦斯、煤塵的危險。為適應(yīng)新世紀采礦工業(yè)的發(fā)展,建立安全、清潔的作業(yè)環(huán)境,對呼吸性粉塵的控制,是煤礦防塵工作的主要發(fā)展方向。我們將在吸收國外防塵技術(shù)先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,重點發(fā)展適合我國煤礦生產(chǎn)條件的吸塵滾筒、高壓水輔助切割降塵技術(shù)、高壓或超高壓噴霧降塵、干式布袋除塵技術(shù)、聲波霧化除塵技術(shù)、預荷電降塵技術(shù)等。隨著技術(shù)的進步和研究的深入,用聚酯纖維材料,采用三維針刺濾料結(jié)構(gòu),經(jīng)燒毛、熱壓、表面樹脂覆蓋、疏水及熱定型等系列處理工藝,并通過再濾料表面添加金屬粉末等特殊工藝處理后,將研制出一種適合于煤礦使用的、過濾風速達到3~4m/min、對呼吸性粉塵集塵率大于85%的礦用干式除塵濾料。濾料的突破,將使干式布袋除塵器向小型化、系列化方向大大邁進一步。利用生物技術(shù)制造成的生物聚合物等新材料,可做成低阻力、高阻塵率的個體防護用具,阻止呼吸性粉塵及其他有毒、有害氣體進入人體,保護人體健康。生物技術(shù)必將滲透到礦業(yè)勞動安全與衛(wèi)生領(lǐng)域,并使該領(lǐng)域產(chǎn)生一次技術(shù)革命。粉塵污染監(jiān)測、信息處理、塵害防治一體化是未來煤礦塵害治理的必然趨勢。通過粉塵傳感器對各種作業(yè)場所進行遠距離或地面集中檢測,獲得的總粉塵