2.1.2 除塵降塵措施
? 除塵降塵措施是礦井綜合控制粉塵的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)行的除塵降塵措施主要包括各產(chǎn)塵點(diǎn)的噴霧灑水，如采煤機(jī)上內(nèi)外噴霧、放炮噴霧、支架?chē)婌F、裝巖灑水及巷道凈化水幕等。這些除塵降塵措施為該粉塵監(jiān)控系統(tǒng)粉塵濃度超出限制范圍所實(shí)施的處理措施提供了依據(jù)。
1. 濕式除塵技術(shù)? 濕式除塵技術(shù)是井下礦山應(yīng)用最普遍的一種方法。一般作業(yè)場(chǎng)所的相對(duì)濕度達(dá)到65%以上就可以大大降低粉塵的濃度。水能濕潤(rùn)粉塵，增加粉塵重力，并將細(xì)散的塵粒聚合為較大的塵粒，使浮沉加速沉降，落塵不易飛揚(yáng)。濕式除塵方法設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，應(yīng)用與維護(hù)費(fèi)用低，降塵效果明顯。缺點(diǎn)是增加工作場(chǎng)所的濕度，惡化工作環(huán)境和可能影響煤炭的質(zhì)量。
噴霧灑水是將壓力水通過(guò)噴霧器（噴嘴）在旋轉(zhuǎn)或沖擊作用下，使水流霧化成細(xì)散的水滴在空氣中。噴霧灑水的捕塵效果取決于霧體的分散度以及塵粒與水滴的相對(duì)速度。粗分散度霧體水滴大，水的數(shù)量少，塵粒與水滴相遇時(shí)，會(huì)因旋流而從水滴邊緣繞過(guò)，不被捕獲。過(guò)高分散度的霧體，水滴十分細(xì)小，容易汽化，捕塵效率也不高。一般水滴的直徑在10μm~15μm時(shí)，捕塵效果最好。水滴與塵粒的相對(duì)速度越大，二者碰撞時(shí)的動(dòng)能也越大，有利于沖破水的表面張力而將塵粒捕獲。水質(zhì)與粉塵的性質(zhì)也影響噴霧降塵效果。若水的純凈度差，將使水的黏性增加，分散水滴粒度加大，降低捕塵效率。疏水性粉塵與水滴碰撞時(shí)，能產(chǎn)生反彈現(xiàn)象，即使碰撞也難以將其濕潤(rùn)捕獲。塵粒表面吸附空氣形成氣膜或覆蓋油層時(shí)，也難被水濕潤(rùn)。密度大的塵粒相對(duì)易于被水捕獲。噴霧灑水除塵簡(jiǎn)單方便，被廣泛用于采掘機(jī)械切割、爆破、裝載、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)過(guò)程中，缺點(diǎn)是對(duì)微細(xì)塵粒捕集效率低。霧體的分散度、作用范圍和水滴運(yùn)動(dòng)速度，取決于噴霧器的構(gòu)造、水壓和安裝位置。應(yīng)根據(jù)不同生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵分散度選用合適的噴霧器，得到較好的除塵效果。我國(guó)礦山井下常用的噴霧器，按其動(dòng)力可分為水力和風(fēng)水聯(lián)動(dòng)（引射式）兩類(lèi)。
2. 物理化學(xué)降塵技術(shù)? 我國(guó)是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始試驗(yàn)并推廣應(yīng)用降塵劑等物理化學(xué)降塵技術(shù)的，目前已經(jīng)井下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用的物理防塵方法主要有：水中添加降塵劑降塵，泡沫除塵，磁化水降塵及黏塵劑降塵等。
3. 添加降塵劑降塵? 水中添加降塵劑是在水力除塵的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種降塵技術(shù)。通常情況下，水的表面張力較高，微細(xì)粉塵不易被水迅速有效地濕潤(rùn)，因而降塵效果不佳。但不可否認(rèn)的是，水力除塵方法是迄今為止最簡(jiǎn)便、最易推廣的方法之一。水中添加降塵劑后，則可大大增加水溶液對(duì)粉塵的浸潤(rùn)性，即粉塵粒子原有的固－氣界面被固－液界面所代替，使液體對(duì)粉塵的浸潤(rùn)程度大大提高，從而提高降塵效率。除塵劑的選擇方法應(yīng)能滿足無(wú)毒、無(wú)臭，能完全溶于礦井防塵用水中，低溫時(shí)不發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，無(wú)沉淀或鹽析現(xiàn)象，對(duì)金屬無(wú)腐蝕，不延燃，成本低，運(yùn)輸方便等。一般低于降塵劑臨界濃度時(shí)，水的表面張力降低幅度與降塵劑濃度呈急劇下降趨勢(shì)，但超過(guò)此臨界后則趨于穩(wěn)定。目前我國(guó)降塵劑的添加方法主要有：定量汞添加法、添加調(diào)配器、負(fù)壓引射器添加法、噴射汞添加器及孔板減壓調(diào)節(jié)器五種添加方法。其中負(fù)壓引射器添加法原理為：降塵器溶液被負(fù)壓引射器所造成的負(fù)壓吸入，并與水混合添加于供水管路中。添加濃度由吸液管上的調(diào)節(jié)閥控制。由于這種方法成本低，定量準(zhǔn)確，被廣泛用于各礦井中。
4. 泡沫除塵? 泡沫除塵是用無(wú)空隙的泡沫體覆蓋塵源，使剛產(chǎn)生的粉塵得以濕潤(rùn)、沉積、失去飛揚(yáng)能力的除塵方法。泡沫除塵幾乎可以捕集所有與之相遇的粉塵，特別是對(duì)于細(xì)微粉塵具有很強(qiáng)的聚集能力。泡沫除塵的特點(diǎn)主要有：泡沫除塵與噴霧灑水相比，可減少耗水量33%~60%；除塵效率可達(dá)90%~98%，比一般的噴霧灑水降塵率提高33%~50%；可將膠帶輸送機(jī)膠帶重載側(cè)的產(chǎn)塵量減少約98%；如用于膠帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)除塵，當(dāng)風(fēng)流和膠帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度為7m/s時(shí)，泡沫能穩(wěn)定的依附在膠帶的煤和煤塵表面。
5. 磁化水除塵? 磁化水是經(jīng)過(guò)磁水器處理過(guò)的水，磁化處理后，水的表面張力、吸附、溶解滲透能力增加，水珠變小，有利于提高水的霧化程度，增加與粉塵的接觸機(jī)會(huì)，提高降塵率。磁化水降塵的優(yōu)越性主要有：設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝方便，性能可靠；成本低，易于實(shí)施，一次投入長(zhǎng)期有效；降塵效率高于其他物理化學(xué)方法。
6. 黏塵劑抑塵? 目前使用的黏塵劑大多為吸濕性鹽類(lèi)，其作用原理是：通過(guò)無(wú)機(jī)鹽（如氯化鈣或氯化鎂）不斷地吸收空氣中的水分，使沉積于黏塵劑的粉塵始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)，同時(shí)由于在黏塵劑中添加有表面活性物質(zhì)，所以比普通的水更容易濕潤(rùn)礦井粉塵。黏塵劑可以持續(xù)黏結(jié)由井下空氣帶來(lái)的不斷沉積于巷幫與底板的粉塵。
7. 礦井通風(fēng)排塵? 礦井通風(fēng)排塵是指借助風(fēng)流稀釋與排出礦井空氣中的粉塵。礦井內(nèi)各個(gè)產(chǎn)塵點(diǎn)在采取了其他防塵措施后，仍會(huì)有一定量的粉塵進(jìn)入礦井空氣中，其中絕大部分是小于10μm的微細(xì)粉塵，如果不及時(shí)通風(fēng)稀釋與排出，將由于粉塵的不斷積累而造成礦進(jìn)內(nèi)空氣嚴(yán)重污染，危害礦工的身心健康。最優(yōu)排塵風(fēng)速在一般干燥的巷道中為1.5 m/s ~4m/s，它也受到一些因素的影響，如工作區(qū)有擾動(dòng)，促使粉塵飛揚(yáng)，則最優(yōu)排塵風(fēng)速值要降低。在潮濕巷道，粉塵不易被吹揚(yáng)起來(lái)，在較高的風(fēng)速范圍（5m/s~6m/s以下），稀釋作用為主，粉塵濃度隨風(fēng)速的增加而下降。
一般不依靠礦井主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)行的有效通風(fēng)均稱(chēng)為局部通風(fēng)。目前采用較多的是局部通風(fēng)機(jī)排塵方式，對(duì)降低掘進(jìn)時(shí)的粉塵濃度起了重要作用。局部通風(fēng)排塵方法可分為總風(fēng)壓通風(fēng)、擴(kuò)散通風(fēng)、引射器通風(fēng)及局部通風(fēng)等四種方法。
2.1.3預(yù)防煤塵爆炸及限制爆炸擴(kuò)大范圍的措施
煤礦的爆炸事故極大地威脅工人的生命，是煤礦最大的安全和問(wèn)題。按照爆炸事故特征，煤礦粉塵爆炸事故可以分成兩類(lèi)，即單一煤塵爆炸事故和瓦斯煤塵爆炸事故。單一煤塵爆炸事故是指在沒(méi)有瓦斯參與的情況下，由于礦井粉塵濃度處于爆炸極限濃度區(qū)間內(nèi)，在外界火源激發(fā)下，發(fā)生爆炸事故。瓦斯煤塵爆炸事故，一般是礦井首先發(fā)生瓦斯爆炸，爆炸沖擊波引起巷道四壁的沉積粉塵，形成“粉塵云”，其濃度處于爆炸極限范圍內(nèi)，在瓦斯爆炸氣流的高溫高壓作用下，煤塵被強(qiáng)制點(diǎn)燃爆炸。瓦斯煤塵混合爆炸事故一般是瓦斯爆炸事故的爆炸波和爆風(fēng)揚(yáng)起沉積在地面的煤塵，發(fā)生二次爆炸甚至多次爆炸，事故經(jīng)常是災(zāi)難性的。
減少沉積煤塵量和及時(shí)將其清除出井 是簡(jiǎn)單有效的防爆措施。積極采用煤層注水、濕式作業(yè)、轉(zhuǎn)載噴霧、通風(fēng)除塵等綜合防塵技術(shù)防止和減少煤塵的產(chǎn)生和飛揚(yáng)，也是防止煤塵爆炸最根本的措施。此外，杜絕能引起煤塵云著火或爆炸的著火源是防治煤塵爆炸的另一類(lèi)重要措施，要防止放炮火源，防止摩擦和撞擊點(diǎn)火。
煤礦自然條件十分復(fù)雜，發(fā)生煤塵爆炸的隨機(jī)性很大，出了上述一般性安全技術(shù)措施外，各國(guó)針對(duì)煤塵爆炸的特點(diǎn)研究了煤塵爆炸的專(zhuān)門(mén)技術(shù)。其中，使用時(shí)間最長(zhǎng)、應(yīng)用面廣、簡(jiǎn)單易行的預(yù)防措施是撒布巖粉法。撒布巖粉是定期向巷道周邊撒布惰性巖粉，用它將巷道周邊上的沉積煤塵覆蓋住。采煤作業(yè)是連續(xù)的，煤塵的產(chǎn)生、飛揚(yáng)與沉積也斷斷續(xù)續(xù)，當(dāng)?shù)谝淮稳霾紟r粉后，煤塵便不斷地在巖粉層上沉積，若不增加巖粉量，其保護(hù)帶將失敗。所以，一定時(shí)間后要再次撒布巖粉，以維持混合粉塵中不燃物含量的正常比例。一般應(yīng)按照撒布地點(diǎn)的沉積煤塵濃度和煤塵爆炸下限濃度來(lái)確定巖粉的撒布周期。
限制煤塵爆炸擴(kuò)大災(zāi)害范圍的措施又稱(chēng)隔爆措施。瓦斯煤塵爆炸具有連續(xù)性，且越發(fā)展破壞力越大的特點(diǎn)，為避免造成全礦井被毀的惡性事故，必須人為地把瓦斯或煤塵爆炸撲滅在爆源附近或限制在一定范圍內(nèi)。因此防止災(zāi)害擴(kuò)大的措施集中在兩個(gè)方面，即分區(qū)管理和設(shè)置阻爆裝置。
1. 分區(qū)通風(fēng)? 對(duì)井下各工作區(qū)域?qū)嵭蟹謪^(qū)通風(fēng)，每一生產(chǎn)水平、每一采區(qū)都必須布置單獨(dú)的回風(fēng)道，嚴(yán)格禁止各水平采區(qū)之間的串聯(lián)通風(fēng)，盡量避免采區(qū)之間角聯(lián)風(fēng)路的存在。采區(qū)內(nèi)回采工作面和掘進(jìn)工作面應(yīng)采用獨(dú)立的通風(fēng)線路，防止互相影響。礦井主要進(jìn)、回風(fēng)道之間的聯(lián)絡(luò)巷必須構(gòu)筑永久性擋風(fēng)墻，需要使用的必須安設(shè)正反向兩道風(fēng)門(mén)。裝有主要通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口應(yīng)安裝防爆門(mén)。在開(kāi)采有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井兩翼、相鄰采區(qū)、相鄰煤層和相鄰工作面時(shí)，應(yīng)安設(shè)巖粉棚或水棚隔開(kāi)。在所有運(yùn)輸巷道和回風(fēng)巷中必須撒布巖粉，防止爆炸傳播。
2. 煤塵爆炸的阻爆隔爆技術(shù)? 煤塵爆炸的阻爆隔爆技術(shù)主要包括被動(dòng)式隔絕煤塵爆炸傳播技術(shù)和自動(dòng)式隔爆措施。
1）被動(dòng)式隔絕煤塵爆炸傳播技術(shù)? 目前使用最廣泛的隔絕煤塵爆炸措施是被動(dòng)式隔爆棚，它分為被動(dòng)式水棚和巖粉棚。當(dāng)發(fā)生瓦斯煤塵爆炸時(shí)，由超前于爆炸火焰?zhèn)鞑サ臎_擊波超壓的作用，將隔爆棚擊碎或爆風(fēng)掀翻，使棚架上或槽子內(nèi)的抑制劑（巖粉或水）飛散開(kāi)來(lái)，在巷道中形成一個(gè)高濃度的巖粉云或水霧帶，使滯后于爆風(fēng)的爆炸火焰到達(dá)棚區(qū)時(shí)被撲滅，從而阻止爆炸繼續(xù)向前傳播。按隔爆棚的保護(hù)范圍又可分為主要隔爆棚和輔助隔爆棚兩類(lèi)。巖粉棚是由安裝在巷道中靠近頂板處的若干塊巖粉臺(tái)班組成，臺(tái)板的間距稍大于板寬，每塊臺(tái)板上放置一定數(shù)量的惰性巖粉。當(dāng)煤塵爆炸事故發(fā)生時(shí)，火焰前的沖擊波將臺(tái)班震倒，巖粉即彌漫于巷道中，火焰到達(dá)時(shí)，巖粉從燃燒的煤塵中吸收熱量，使火焰?zhèn)鞑ニ俣妊杆傧陆?，直至熄滅。被?dòng)式巖粉棚必須設(shè)置在距可能發(fā)生煤塵瓦斯爆炸地點(diǎn)60m~300m范圍內(nèi)，超出這個(gè)范圍巖粉棚的可能性會(huì)降低。
2）自動(dòng)式隔爆措施? 自動(dòng)隔爆裝置由傳感器、控制器和噴灑裝置組成。其原理是在煤塵瓦斯爆炸的瞬間，煤源附近立即出現(xiàn)火焰，壓力升高，溫度急劇上升。自動(dòng)式隔爆裝置就是借助于傳感器，將這些物理參量的變化接受下來(lái)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)控制器自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，在預(yù)定地點(diǎn)噴灑一定濃度的抑制劑，把剛好到達(dá)的火焰撲滅。用于自動(dòng)隔爆裝置的抑制劑有三類(lèi)：液體抑制劑，粉末無(wú)機(jī)鹽類(lèi)抑制劑和鹵代烷抑制劑。因自動(dòng)隔爆裝置具有使用靈活的特點(diǎn)，可以把爆炸發(fā)生的初期就將爆炸限制在最小范圍不讓其擴(kuò)展。所以，自動(dòng)隔爆裝置應(yīng)盡可能安裝在距可能發(fā)生瓦斯煤塵爆炸地點(diǎn)較近的位置，在拐彎巷道和采掘機(jī)械上也可以安裝使用。

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