现代化矿井采掘防尘技术的研究与应用

现代化矿井采掘防尘技术的研究与应用

赵瑞军

赵瑞军

内蒙古矿山安全与职业危害检测检验中心内蒙古包头014060

摘要：文章简述了在采掘过程中除正常采取的防尘措施外，在采煤工作面研制应用了采煤机负压二次降尘技术，机组割煤光控自动架间喷雾，转载机自动喷雾，在机掘工作面研制应用了综掘机割煤自动外喷雾、自动净化水幕，通过现场应用收到了很好的效果。

关键词：现代化矿井；防尘技术；应用

矿井生产中,采、掘、运等多个工序都会产生大量粉尘,从而对矿井正常生产带来较大影响。采掘工作中产生的粉尘是矿井粉尘的主要来源,随着采掘机械的不断发展,进一步增强了煤炭机械化程度,也在很大程度上增加了粉尘的产生量,对煤矿作业场所人员的身心健康带来严重影响。

一、粉尘的产生及危害

煤矿生产中,多个操作工序都会产生大量粉尘,比如采、掘、运。粉尘对人的危害主要包括两个方面:(1)对人体的危害。长期情况下,若矿尘通过人体呼吸道进入肺部,便会引起尘肺病,此疾病是目前为止,对矿工身体危害最为严重的职业病。(2)煤尘爆炸危害。煤尘爆炸作为煤矿重要事故灾害之一,对矿工及矿井安全生产带来严重威胁。近年来,瓦斯煤尘爆炸事故多次发生,带来了难以估量的损失,说明对矿井粉尘进行综合治理是迫在眉睫的事情。通常,煤矿生产中的粉尘主要来自采掘工作面,随着采掘机械的不断进步和发展,煤矿机械化程度有了显著的提高,采掘力度的进一步加大,使粉尘产生速度和数量也有所增加,对矿工生命安全带来了更大的威胁,也为矿井的安全生产带来了更大的挑战。有关统计表明,当地质条件、通风条件基本一致时,不同煤矿采用不同的采掘方法,其粉尘浓度也有很大差异。比如,在缺乏防尘措施的条件下,综掘粉尘短时间接触浓度大约在150～280mg/m3,炮采粉尘浓度在20～40mg/m3,综采粉尘短时间接触浓度则高达100～300mg/m3,由此可以说明,煤矿选择合适的采掘防尘技术,对于矿井安全生产和矿工身心健康具有重要意义。

二、综采工作面的防尘技术

2.1采煤工作面机组行走自动光控喷雾装置

综采工作面随机自动喷雾装置的每组喷雾由1台主机、1个红外线传感器、1个电磁阀、1组喷头、电缆等组成。由电磁阀控制喷头，主机控制电磁阀;电源是交流电127V(用工作面照明电源)。每组喷雾的主机间用电缆连接，实现喷雾联锁。安设方法及使用过程:从工作面进风口处开始每5架1组喷头进行排列(喷头安装固定在前探梁上)，当采煤机经过自动喷雾点的位置时，采煤机上的光源装置所发射的光信号被传感器(传感器安装固定在支架前探梁上)接受，则此点(包括此点)以下回风流中的所有喷雾自动打开(假若光源光线比较弱或者光源离传感器比较远则打开的喷雾组比较少)，执行自动喷雾，并延时一段时间，延

时时间可根据机组行走速度及所打开喷雾组的多少任意调整。

2.2采煤机负压二次防尘装置

采煤机负压二次降尘是近期在高等院校帮助指导下研制的负压二次降尘技术。它是利用喷吸装置向尘源区域喷射雾流降尘，与此同时，在喷吸装置内部的射流后方形成负压区，将喷吸装置尾部降压场内的含尘空气吸入并通过喷吸装置再喷射出去，在这一过程中将煤尘捕捉下来。这种降尘方法的降尘效果与雾流参数、负压强度、吸入空气量、吸气口负压场范围、工作区风速及方向等因素有关;对喷吸装置而言，则与装置的结构、尺寸、安装位置、方向、喷嘴形式、喷口尺寸、喷雾压力及流量等因素有关。采用负压二次降尘技术应结合现场条件进行技术设计，以达到最佳降尘效果。

2.3转载机同步自动喷雾

原采煤工作面回风道在转载机以外5-10m处安设1组回风流净化水幕，采用阀门人工手动控制，但由于人为因素在转载运行时而水幕经常忘记开动，造成粉尘得不到有效控制;有时胶带机、转载机停运，但水幕则正常喷雾，不仅起不到降尘效果，而且造成水资源浪费，并影响煤质。

针对以上存在问题，通过反复实验，利用设备开停传感器卡在转载电机供电电缆上，只要转载机转动就有电流流动，开停传感器将有信号输出，利用光控或声控自动喷雾主机，将开停传感器获取的信号进行处理，来控制电磁阀实现水幕自动开停。当转载机开动有粉尘产生时，水幕自动开启，进行喷雾降尘，当转载机停止运行无粉尘产生水幕将自动关闭。

三、掘进工作面的防尘技术

3.1综掘机外喷雾与巷道风流净化水幕联动自动喷雾降尘技术

喷雾洒水降尘是机掘工作面采取的主要防尘措施之一。掘进机工作时喷雾洒水有两种方式，即内喷雾和外喷雾。目前，我国煤矿使用的各种型号掘进机的内喷雾均利用地不好，主要原因是截割部伸缩油缸浮动密封不过关，容易使降尘水串入电机，造成电机短路:或者是更换截割部损坏喷雾铜管，因此机掘工作面的喷雾洒水降尘主要还是靠综掘机的外喷雾发挥作用。而外喷雾的开停是靠综掘机司机操作人为控制，掘进面迎头内净化风流水幕也采有阀门式人工开停，因此水幕经常得不到正常使用，造成粉尘超标。针对上述问题，可研制综掘机滚筒旋转割煤与巷道风流净化联动自动喷雾降尘装置，该装置原理是利用掘进机截部控制操作电源(110V)，从中引出一路控制线，进入三通接线盒，从接线盒中分出两路，一路控制掘进机滚筒外喷雾装置电磁阀，一路控

制工作面30m内净化风流水幕;当掘进时，只要滚筒旋转，外喷雾装置及风流净化水幕将自动开启，实现自动喷雾。当滚筒停止运转时，两组降尘装置将自动喷雾引射管。即:当掘进工作面有粉尘产生时,两组降尘装置将自动开启实现喷雾降尘,当掘进工作面无粉尘产生时,两组喷雾自动关闭。

3.2采用风水喷雾技术

传统的喷雾设施由于受喷嘴质量、水压等诸多因素的影响雾化效果不好，有时出现“出水不出雾”的现象，不能有效地降低空气中的浮尘，且严重浪费了水资源，给矿井的文明生产带来了困难，给煤矿安全生产工作带来了隐患，对井下职工的身体造成了损害。风水喷雾主要是利用了风的动力和水源有机结合，其原理是利用高压风将水管中的防尘水吹成浓密水臀，射程远且覆盖面积大，解决了过去喷雾中的“出水不出雾”的现象。事实证明，这种装置在采掘工作面应用以后，降尘速度比以前快得多，甚至得快上好几倍，不仅降低了矿尘对煤矿职工身体的侵害，为井下一线职工带来了福音，同时也保障了矿井安全生产。

四、结束语

综上所述，在机械化程度较高的现代化矿井中，在采掘工作面采用自动化防尘技术，可以有效控制粉尘产生量。将上述研究的防尘技术应用在某煤矿中，粉尘总检测次数为125次，达到国家规定的标准要求有114次，合格率达到91.2%,煤尘短时间接触浓度控制在3-5mg/m3，为矿井生产创造了良好的工作环境，也最大限度的保证了矿工的身体健康，说明上述防尘措施值得应用。

参考文献：

［1］孙明波,董曰喜.现代化矿井采掘防尘技术的研究与应用[J].煤矿安全,2017,35(1)

［2］乔凯,张义强,张东峰.矿井采掘防尘技术的应用研究[J].内蒙古煤炭经济,2016(1)

［3］张志峰.现代化矿井采掘防尘技术的研究与应用[J].中国科技博览,2017(18)

［4］赵瑞军，李霞.当前煤矿职业病防治存在的问题与对策探讨[J].商品与质量,2016(29)