煤矿粉尘防治技术措施

随着综采、综掘技术的迅猛发展，尤其是高产高效工作面和综放工作面的广泛应用，我国煤矿粉尘污染问题日趋严重，经“八五…‘九五”期间的科技攻关，防降尘技术有了较大发展，在煤层注水、采煤机防尘、液压支护防尘、放煤口防尘及综掘面粉尘高效控制、呼吸性粉尘测试仪器的研究和推广应用等方面取得了突破性进展。

1．综采工作面防尘技术

(1)煤层预湿注水技术。煤层注水是煤炭开采中一项有效的预防性减尘措施，早在20世纪40年代，国外已开始采用此法减尘，至今已成为美国、英国、德国、俄罗斯、比利时和波兰等主要采煤国家广泛采用的减尘措施。我国从1956年在本溪彩屯煤矿首次试验煤体预注水防尘技术，到1990年已有40％的采煤工作面实施煤体预注水防尘技术。经过多年科研实践，煤层注水预先湿润煤体已经成为我国综合防尘技术核心，开发了长钻孔、短钻孔和深钻孔等煤层注水的成套技术，开发了水泥砂浆封孔泵，解决了封孔难的问题，提高了煤层注水降尘的效果。研制了自动化控制的注水系统。

随着综采放顶煤技术在我国的推广应用，但由于综放开采的开采厚度大多在5m以上，最大厚度已达10m，而一般煤层在垂直于顶板方向上的渗透性较差，传统的注水工艺不能满足厚煤层开采的需要，“九五”期间，兖矿集团有限公司与煤炭科学研究总院重庆分院联合攻关，研究开发出适合厚煤层开采的煤层注水技术。

在“九五”期间，煤炭科学研究总院与兖矿集团有限公司研制了由流量和压力传感器、比例控制阀、计算机、泵、液压系统组成的全自动控制的注水系统。煤层注水自动化控制系统与装备属于典型的机电液一体化设备，为了保证系统能够可靠工作，各子系统均具有手动和自动控制功能。

(2)采煤机防尘技术。自“八五”以来，重点开展了对采煤机、液压支架及放煤1：3粉尘的高效治理技术的研究，先后研究出采煤机含尘气流控制、高压水外喷雾降尘技术，对液压支架、放煤口实施自动控制水喷雾降尘技术，使采煤机司机处空气中的含尘浓度在使用含尘气流控制技术和高压外喷雾降尘技术后分别下降了60％～70％和82％～93％，液压支架、放煤El自动喷雾降尘技术的使用，使放煤工操作处的总粉尘浓度和呼吸性粉尘浓度分别下降了84．7％和67．5％，使支架移架时下风流7m处的总粉尘浓度和呼吸性粉尘浓度分别下降了74．6％和61．1％，较好地降低了含尘气流的粉尘浓度。在破碎机处研究出破碎机声波雾化降尘技术、磁化水降尘技术、预荷电喷雾降尘技术和高压喷雾降尘技术，对总粉尘和呼吸性粉尘的降尘效率分别高达85％～97．7％和87．1％～97．9％，极大地降低了破碎机工作时空气的粉尘污染。

2．综掘工作面除尘技术

随着综掘水平的提高和掘进防尘技术的发展，粉尘治理的重点由治理总粉尘向治理呼吸性粉尘转移，先后研究成功一些粉尘防治技术和装备。

在“七五”期间研究的附壁风筒配合湿式除尘器解决机掘工作面高浓度粉尘问题的基础上，“八五”期间，研制出煤矿用袋式除尘器及其专用的KDZ对旋轴流式通风机。该除尘器的处理风量230～250m3／min、工作阻力2000Pa(接近湿式过滤式除尘器)、电机功率2×26kW，对总粉尘和呼吸性粉尘的除尘效率分别高达99％和90％，配合附壁风筒在断面积为10m2以上的机掘面使用后，使司机处的总粉尘浓度和呼吸性粉尘浓度分别下降到21．4mg／m3和9．7mg／m3，降尘效率分别达93．27％和90.53％。与此同时，为了解决小断面巷道掘进的粉尘治理，开发出处理风量较小(90—130m3／min)的机掘面湿式XZC型旋转栅除尘器，其对总粉尘和呼吸性粉尘的除尘效率分别达到99％和88．5％。机掘面干式除尘技术的研究成功，标志着我国机掘防尘水平上了一个新的台阶。

“九五”期间，为了降低袋式除尘器的体积，有针对性地开展了干式除尘技术的研究和广泛推广工作，研究出达到：MTll3—1995《煤矿井下聚合物制品阻燃抗静电性通用试验方法和判定规则》中规定的抗静电、阻燃性能的要求，且在高过滤风速(3.5—4.0m／min)条件下具有高集尘效率的矿用安全高效除尘滤料，填补了我国滤料在煤炭行业的一大空白，其技术性能达到了国外同类技术的先进水平；由于滤料过滤风速的提高，在相同处理风量(230～250m3／min)条件下，使袋式除尘器的体积在“八五”基础上减小了41％。该除尘器的处理风量224m3／min，工作阻力2083Pa，总粉尘和呼吸性粉尘的除尘效率分别达到99.3％和95．5％。在煤矿井下工业性试验时，掘进机司机处的总粉尘浓度和呼吸性粉尘浓度分别下降到18.38mg／m3和8.89mg／m3，除尘效率分别达到了91．1％和92．25％，有效地降低了综掘面的粉尘浓度。该除尘滤料及新型袋式除尘器的研究成功，对干式除尘技术在我国煤矿的推广应用起到重大促进作用，对提高我国煤矿机掘防尘技术水平具有重大意义。

由于湿式除尘技术与干式除尘技术相比具有投资少、体积较小的优点，因此，针对我国煤矿机掘巷道较小、经济效益普遍不太景气的特点，在进行干式除尘技术完善提高的同时，又与波兰KOMAG采矿机械化中心合作，开展了适合中国煤矿机掘面生产技术条件的高效湿式除尘技术的研究。该技术包括高效涡流控尘装置、高效旋流除尘器及其配套移动系统。高效涡流控尘装置比原来的附壁风筒产生的附壁效应强7倍左右，控尘效果更好；高效旋流除尘器的处理风量为250～350m3／min、工作阻力为1800Pa，它集多种除尘器原理于一体，对总粉尘和呼吸性粉尘除尘效率分别达到99％和94％一98％，其技术性能已接近袋式除尘器的水平，并且其脱水效果十分理想。它的研究成功使我国煤矿机掘湿式除尘技术水平上了一个新台阶。

3．粉尘采样器

20世纪90年代以来，先后研究成功AIN一95型粉尘粒度分布和浓度测定仪和AZF一01型呼吸性粉尘采样器。

ALN一95型粉尘粒度和浓度测定仪集粉尘粒度分布和浓度测定于一体，它利用光吸收原理测定粉尘浓度；利用斯托克斯(Stokes)定律结合光吸收原理测粉尘粒度分布，其粉尘采样、粉尘浓度和粒度分布测定的数据储存均实现了自动化。该测定仪的采样流量为15L／min，粒度分布测定范围1～1501~m，浓度测定范围不限，目前已在我国部分煤矿推广使用。

为了准确测定含尘空气中的呼吸性粉尘浓度，以评价呼吸性粉尘对环境污染的程度，成功研制出AZF一01型呼吸性粉尘采样器，它是一种长周期呼吸性粉尘采样器，能连续工作8h，其呼吸性粉尘浓度测量范围达1—300mg／m。，采样流量3—4L／min，负载阻力大于1000Pa，采样准确度±10％，分离效能符合BMRC国际标准曲线(各控测点允许偏差±5％)。该仪器双薄膜泵加稳流装置的抽气系统具有采样流量稳定、负载能力大的特点，其旋转式压紧结构及水平布置的采样滤膜头解决了高浓度、长时间采集粉尘易脱落的难题。它的研究成功，填补了我国便携式本质安全型、长周期定点呼吸性粉尘采样器的空白，其主要技术性能处于国内领先水平。