地方小煤矿粉尘综合治理技术探讨

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粉尘危害是煤矿生产的六大灾害之一，严重影响着矿工的身心健康。粉尘引起的职业危害表现为煤工尘肺，就目前的医学水平，尘肺病还是一种只可预防而不能治愈的“不治之症”。预防尘肺病的关键是做好防尘工作，防止生产过程中粉尘飞扬。据卫生部不完全统计，全国尘肺病患者共有40多万人[1]。2002年，国有重点煤矿新报告尘肺病例大约为1万例[2]，约占当年井下工人总数的1．5％。地方国有煤矿和乡镇小煤矿没有建立尘肺病报告制度，考虑到这两类煤矿的通风防尘和劳动保护条件，按其从业人员为200万人、尘肺病患病率为国有重点煤矿的1倍计算，尘肺病患者每年大约为6万人。估计全国煤矿每年新增尘肺病患者超过7万人，我国煤矿职业卫生形势依然非常严峻。此外，尽管纯煤尘爆炸事故很少发生，但若煤尘参与瓦斯爆炸，则能够扩大爆炸及事故的范围，造成大量财产损失和人员伤亡，严重威胁着矿井安全生产。

    地方小煤矿占我国现有煤矿数量的大部分，但其粉尘治理几乎是防尘工作的盲区。多年来，我国煤矿粉尘治理的重点是在国有大中型煤矿，而且国有大中型煤矿的粉尘治理研究及应用情况与《煤矿安全规程》的规定还有较大差距，绝大多数作业点的粉尘浓度远远超过10mg/m3，有的超标几十到几百倍。随着国家对煤矿井下安全及作业环境卫生越来越重视，在继续开展国有大中型煤矿粉尘治理的同时，研究并应用粉尘防治技术解决地方小煤矿的粉尘危害问题，是解决我国煤矿粉尘危害问题的重要措施。笔者根据地方小煤矿的特点，结合国有大中型煤矿的粉尘治理技术，对地方小煤矿的粉尘综合治理技术进行探讨。

1地方小煤矿粉尘来源及特点

    相对国有矿井而言，地方小煤矿生产环节比较简单，生产工艺相对落后，巷道断面一般较小，且作业地点分散，对粉尘的管理、控制重视程度不高。

地方小煤矿粉尘主要来源于采煤、掘进、转载及运输等几个环节。采煤时粉尘主要产生在打炮眼、放炮、装煤和运煤的过程中，随机性大，产尘点分散。掘进时粉尘主要产生在打炮眼、放炮、装运过程中，产尘点相对集中，但由于巷道断面比较小，粉尘浓度比较高。转载一般采用人工作业方式，产尘量不大。运输一般采用单矿车(即1次只有1个矿车)，平巷主要用人工推，上下山用绞车，矿车运行速度慢，该过程中虽然属于移动尘源但产尘量并不大。所以，小煤矿防尘的重点应该放在采掘工作面。

2综合防尘技术

2．1采煤、掘进工作面防尘技术

    目前，炮采、炮掘工作面采取的粉尘防治技术措施主要有高压喷雾、压气喷雾、声波雾化喷雾、冲洗煤壁和除尘器抽尘净化等。地方小煤矿由于受到煤层赋存条件、巷道断面以及开采工艺条件等限制，压气喷雾、声波雾化喷雾和除尘器抽尘净化等技术措施不具备实施的条件。采用高压喷雾降尘，既方便工人操作，又能控制粉尘向外扩散，达到高效降尘的目的。2．1．1高压喷雾降尘原理及特点

喷雾降尘是降低煤矿采掘工作面粉尘浓度的有效措施之一。喷雾降尘效果在很大程度上取决于在尘源周围是否能形成均匀的喷雾水幕，以阻止粉尘向外扩散并尽可能地消除粉尘。均匀水幕的形成主要取决于喷嘴产生的喷雾射流的质量。高压喷雾具有雾粒细、速度高、射程远、水量较小、覆盖面积大、降尘效率高、喷嘴不易堵塞等优点，在煤矿防尘中得到广泛应用。此外，高压喷雾所形成的高速水雾流对风流的引射、扰动作用可驱散瓦斯，防止瓦斯积聚[3]。

2．1．2系统组成及配套安装

高压喷雾降尘系统主要由高压喷雾泵、自动控制水箱、防爆开关、高压胶管以及喷雾降尘装置等组成。对于炮采、炮掘工作面，其系统是不完全相同的。

2．1．2．1炮采工作面高压喷雾降尘技术

    将高压喷雾泵站布置在联络巷新鲜风流巷道一端，沿回风巷道侧帮距底板300mm处铺设φ25mm高压胶管至工作面。管线上每隔20 m安装1个三通阀，便于配水和拆卸高压胶管。在距工作面15～20 m的回风巷道安设2道高压喷雾器，用三脚架将高压喷雾器固定于巷道断面的中部位置；在靠回风巷的工作面端部和工作面中部各安设1道喷雾器，喷雾器挂在支柱顶梁上。当工作面炸药装完后，由放炮员启动远程控制开关，高压喷雾泵站进行喷雾，炮响后5 min关闭高压喷雾泵站[4]。炮采工作面高压喷雾系统，见图l。

2．1．2．2炮掘工作面高压喷雾降尘技术

    将高压喷雾泵站布置在距掘进工作面迎头150～200 m巷道一侧，沿巷道侧帮距底板300 m处铺设φ25mm高压钢编胶管至掘进面迎头，随巷道不断延伸，定期接长。管线上每隔20 m安装1个三通阀，便于配水和接高压胶管。用三脚架将高压喷雾器固定于巷道断面的中部位置，距掘进面迎头15～20 m共安设2道喷雾器。当工作面炸药装完后，由放炮员启动远程控制开关，高压喷雾泵站进行喷雾，炮响后5 min关闭高压喷雾泵站[5]。炮掘工作面高压喷雾系统，见图2。

2．1．3降尘效果

该技术已在原松藻矿务局二矿某炮掘工作面及南川水江煤矿一炮采工作面使用。实践表明，在炮掘工作面未采用高压喷雾降尘技术前，粉尘浓度一般在100～200mg／m3。采用高压喷雾降尘技术后，5min内可将炮掘工作面的粉尘浓度降至10mg/m3以下；炮烟也能降低30％，原来放炮后需要25min作业工人才能进入工作面，现在只需7min就可以进入工作面，显著提高了工作效率。在炮采工作面未采用高压喷雾降尘技术前，粉尘浓度一般在400～800mg/m3。采用高压喷雾降尘技术之后，5min内可将炮采工作面的粉尘浓度降至30mg/m3以下。

2．2其他尘源点防尘

2．2．1进风巷定时自动喷雾降尘水幕

在主要进风大巷、采区上下山及工作面进风流等地点，在巷道安设DJSl-63RK定时自动喷雾降尘装置，消除悬浮粉尘，净化风流。

2．2．1．1主要特点

定时自动喷雾降尘水幕系统主要由控制箱、防爆电磁阀、光控传感器和喷嘴4部分组成。能按24 h时间制式定时刻任意设定16组打开和关闭喷雾的时间，有人行走通过正在或即将喷雾的巷道时，能自动停止或延时喷雾，从而实现无人情况下巷道内自动喷雾降尘的功能，且内部设有充电电池，不受停电影响，停电后内部时钟正常行走，定时设置不会消失。

2．2．1．2配套安装

控制箱安装在喷雾装置上风侧1 m左右的巷道里或悬挂在巷道帮上，传感器分别安装在喷雾装置上、下风侧5～6 m的巷道帮上，并与巷道壁成300，与巷道底板水平，距巷道底板1．3～1．5 m，喷雾装置安装在巷道顶部，见图3。

2．2．2回风巷超限自动喷雾降尘水幕

    在主要回风大巷、采区上下山及工作面回风流等地点，在巷道安设GCG500超限自动喷雾降尘装置，消除悬浮粉尘，净化风流。

2．2．2．1主要特点

    回风巷超限自动喷雾降尘水幕通过设置粉尘浓度报警值和上下限控制值，控制防尘水幕等防尘设施，当高于上限则启动喷雾，低于下限停止喷雾，实现防尘设施的经济运行。不仅可以对粉尘浓度进行在线监测监控，而且可以节约水资源，降低巷道内的粉尘沉积强度，降低作业环境的粉尘浓度，改善作业人员的工作条件。

2．2．2．2配套安装

    粉尘浓度传感器悬挂在喷雾装置上风侧1 m左右的巷道顶板中部，喷雾装置安装在巷道顶部，见图4。

2．2．3使用效果

    南川水江煤矿的使用情况表明，在每条进风巷各安装了2道定时自动喷雾降尘水幕，在每条回巷安装了2道超限自动喷雾降尘水幕，能够使巷道四周始终保持湿润状态，基本消除了浮游煤尘的再次飞扬，巷道底板基本没有大面积积水。

3结语

    1)高压喷雾产生的雾粒速度高、粒径小且带有大量的静电荷，能以较小的耗水量获得较高的降尘效率。该技术是目前地方小煤矿采掘工作面降尘的主要理想措施。

    2)进回风巷安装定时自动喷雾降尘水幕和超限自动喷雾降尘水幕，能够使巷道四周始终保持湿润状态，减小浮游煤尘的二次飞扬，减轻了作业人员的劳动强度，减少了耗水量。

3)结合地方小煤矿生产的实际情况，通过合理的设计，国有大型煤矿先进的防降尘技术及其装备能够在地方小煤矿推广应用。