矿井除尘涉与主要研究问题与除尘技术探讨.docVIP

矿井除尘涉及的主要研究问题及除尘技术探讨 0 前言 进入21世纪以来，我国对煤炭能源的需求进一步增大，煤矿在提高工作面单产的同时不断增加工作面数量，使各煤矿不断向深部开采，导致我国高瓦斯大风量采掘工作面不断增加，煤矿粉尘污染问题日趋严重。据不完全统计，煤炭行业尘肺病病例约占全国尘肺病患者总数的50%，全国煤矿有265万接尘人员，据测算，每年有5.7万人患上尘肺病，因尘肺病死亡的则有6000余人，是安全生产事故死亡人数的两倍。据国家煤矿安全监察局、中华全国总工会、中国职业安全健康协会一项调研显示，多数煤矿井下粉尘浓度严重超标，自1983年至2008年，煤尘最高浓度范围198～3420，超过国家标准49.5～855倍，每年有大量职工患上尘肺病。截至2010年底，全国煤矿企业累计尘肺病患者34万例（不包括乡镇煤矿），尘肺病检出率高达7.2%[1]。因此，在煤矿安全生产工作中，煤矿粉尘问题不容小视。特别在近几年，煤炭产量发展迅速，机械化水平大幅度提高，煤矿井下在掘进、采煤、运输等环节中都会产生大量的粉尘，严重威胁矿井的安全生产和职工的身体健康。有效控制粉尘，降低粉尘浓度，改善工作环境、杜绝煤尘事故，是煤矿安全生产的一个重要环节，抓好矿井防尘工作，对促进矿井安全生产，保障职工身体健康具有重大意义。 1 矿尘及其危害 矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。矿尘按其成分可分为岩尘、煤尘、烟尘、水泥尘等多种有机、无机粉尘。按粒径划分，矿尘可分为粗尘，细尘，微尘和超微尘。矿尘具有的性质如下： （1）矿尘的比表面积和表面能。 （2）粉尘的凝聚与附着。 （3）粉尘的湿润性。 （4）粉尘的自燃性。 （5）矿尘的荷电性。 矿尘的性质决定了它具有很大的危害，主要表现在以下几个方面[2]： （1）污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。工人长期吸入矿尘后，轻者会患呼吸道炎症、皮肤病，重者会患尘肺病，而尘肺病引发的致残和死亡人数在国内外都十分惊人。国际尘肺病会议认为直径大于10μm的矿尘因不能进入最小支气管，对尘肺的发生没有多大的作用，只有直径小于5μm的尘粒才对尘肺的发生有意义。 （2）煤尘爆炸。煤尘发生爆炸的三个前提因素是：氧气、浓度和温度。研究结果表明，煤尘在氧气的作用下可以进行氧化反应，当氧气足够多时就可以发生燃烧，一旦煤尘浓度达到45～2000，矿井温度达到700～800 ℃，便极有可能引发粉尘爆炸。在实际的煤矿开采中，很多煤矿并不能严格遵守国家卫生标准，尤其是中小型煤矿，他们的采煤工艺绝大多数采用非正式壁式开采，这种开采方式的特点是开采煤层比较干燥、煤尘易飞扬，从而使得矿井煤尘的浓度很难达标，一般在采煤工作面炮后的22分钟内，粉尘浓度就能达到55。煤尘爆炸是煤矿安全生产中一个重要的安全隐患，它严重地威胁着矿井的正常生产和职工的生命财产安全。而在含有瓦斯的矿井中，煤尘爆炸可能引发瓦斯爆炸，造成的危害更大。 （3）缩短矿山设备的使用年限。矿尘使矿山设备的磨损加快，降低了设备的性能，缩短了设备的使用年限。 （4）矿尘浓度较大会降低能见度，可能引发工伤事故。 2 矿井除尘技术及存在的问题 针对煤矿粉尘的治理方法前人做了大量研究，20 世纪50 年代中期到60 年代，国内研究员较系统地进行煤层注水机理及工艺的研究；70 年代研制出煤层注水专用的高压注水泵及配套注水仪表和器具，形成了煤层注水成套技术；80 年代煤矿机械化发展迅速，采掘工作面产尘强度也急剧增加，针对采掘面高产尘强度的现状，相关研究员先后研究成功采煤机内外喷雾降尘技术、机采工作面含尘气流控制技术，液压支架自动喷雾降尘技术、综采放顶煤工作面综合防尘技术、机掘工作面通风除尘技术、湿式和干式掘进机用除尘器、锚喷除尘器、转载运输系统自动喷雾降尘、泡沫除尘等多种降尘技术与装备；90年代，则进行了超声雾化、荷电喷雾、高压喷雾等高效喷雾降尘技术的研究，使呼吸性粉尘的降尘率大大提高。随着现代科学技术的不断发展，目前研究员们成功研制出了涡流控尘装置、KCS系列新型湿式除尘器和CPC高压喷雾降尘装置，使机掘工作面综合除尘技术配套装备更加完善，采煤机高压喷雾总粉尘降尘效率进一步提高，用水量显著减少；近年来，直读式测尘仪和粉尘浓度传感器的出现，实现了粉尘浓度的快速、实时检测，达到国际先进水平[3]。 目前我国煤矿主要常用的防尘措施有，采煤机喷雾、掘进机喷雾、湿式打眼、干式凿岩捕尘、水力冲孔、掘进放炮时采用水炮泥、喷雾洒水、通风除尘、煤层注水、冲洗岩帮、水幕净化、采取个人防护等防尘技术措施[4-5]。其中，使用率最高的要数煤层预湿注水技术、喷雾洒水技术和通风除尘技术，而在井下的采掘工作面主要依靠的是通风除尘技术并以洒水技术相辅的措施。以上除尘方式、方法在一定程度上对粉尘起到了防尘、除尘的作用，但是