李玉元 孫文 萬(wàn)會(huì)瑩

摘要：分析了礦井粉塵的基本性質(zhì)，闡明了粉塵捕捉劑的構(gòu)成、降塵機(jī)理及自動(dòng)添加裝置的使用方法，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試用，取得了良好的降塵效果。

關(guān)鍵詞：粉塵分析降塵劑自動(dòng)添加裝置；配比濃度使用效果

1.背景

根據(jù)國(guó)家對(duì)煤礦井下作業(yè)環(huán)境的相關(guān)政策要求，對(duì)職業(yè)病防治工作的加強(qiáng)，全國(guó)各煤礦企業(yè)正全面開(kāi)展礦井粉塵的治理工作，以確保企業(yè)的安全生產(chǎn)、并提高經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、安全效益。目前我國(guó)煤礦普遍采用的煤層注水、噴霧降塵，但是降塵效果不理想。在防塵水中添加粉塵捕捉劑，應(yīng)用于噴霧降塵以及煤層注水中，實(shí)際降塵率可達(dá)到90%以上。

2.粉塵捕捉劑的機(jī)理

2.1粉塵捕捉劑的機(jī)理

目前我國(guó)煤礦普遍采用以水為主的綜合防塵措施。如煤層注水、噴霧灑水、濕式作業(yè)及濕式除塵等。噴霧降塵機(jī)理是水霧顆粒結(jié)合飄浮在空氣中的粉塵微粒，使其重力增加而加速沉降。然而研究和實(shí)踐都表明，清水的降塵效果不理想，其降塵率最大能到60%左右，對(duì)于呼吸性粉塵的降塵率僅能達(dá)到28%，其原因一是煤塵、巖塵顆粒的表面疏水性，水的表面張力阻礙水霧微粒結(jié)合潤(rùn)濕粉塵微粒。一般礦井水水質(zhì)具有高硬度高堿度的性質(zhì)，電導(dǎo)率高達(dá)2000NTU以上，礦井水表面張力大，更難以潤(rùn)濕粉塵顆粒；原因之二是粉塵顆粒攜帶靜電，部分高壓噴霧中水霧也帶有靜電，電性相同，相互排斥。粉塵懸浮穩(wěn)定，不易沉降；原因之三是由于粉塵顆粒很小，重量輕，不易沉降。

2.2粉塵捕捉劑捕塵降塵機(jī)理：

（1）降低水分子表面張力：粉塵捕捉劑中的表面活性組分是親水基和疏水基兩種功能團(tuán)組成的化合物。所謂親水基是易溶于水或易被水濕潤(rùn)的原子團(tuán)；而疏水基則與油類有親合性。溶入防塵水中時(shí)，其親水基端即快速插入水中，而疏水基則被排斥伸向空氣中，粉塵捕捉劑的疏水基在水溶液表面上形成緊密排列的界面吸附層，降低水溶液的表面張力，同時(shí)疏水基與粉塵顆粒表面性質(zhì)相同，有吸附作用，可吸附粉塵顆粒，大大改善降塵效果。

（2）消除靜電，粉塵捕捉劑的抗靜電性質(zhì)可以消除了霧化微粒的靜電，減少靜電斥力，增加水霧和粉塵的結(jié)合幾率并破壞其懸浮穩(wěn)定性。

（3）增加接觸面積粉塵捕捉劑良好的發(fā)泡性能使得噴出的水霧是微小的泡沫，大大增加與粉塵顆粒之間的接觸面積，增加捕捉粉塵顆粒的幾率，提高降塵效果。

3.粉塵捕捉劑的用途

粉塵捕捉劑添加到防塵水中，除了用于噴霧降塵，快速捕塵降塵，提高降塵率外，還可以用于煤層注水和沖洗巷道和設(shè)備：

煤層注水是防治粉塵產(chǎn)生非常有效的措施，它是通過(guò)鉆孔并利用水的壓力將水注入即將回采的煤層中，注入煤層中的水沿著煤的裂隙向被裂隙分割的煤塊滲透并儲(chǔ)存于裂隙與孔隙之中，增加煤體的水分，使煤體得到預(yù)先濕潤(rùn)，以減少采煤時(shí)產(chǎn)生浮游粉塵的能力。添加粉塵捕捉劑后，減小了煤體的濕潤(rùn)角，提高了防塵水在煤體中的毛細(xì)管滲透力，能更好地沿著煤體裂隙滲透，增加了注水量。另外，粉塵捕捉劑可減少割煤時(shí)產(chǎn)生的靜電，充分潤(rùn)濕和軟化煤體，減少切割能量從而能減少能耗，改善工作環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

粉塵捕捉劑添加到防塵水中，由于對(duì)煤塵巖塵的潤(rùn)濕能力提高，在沖洗巷道時(shí)可大大減少用水量，縮短沖洗時(shí)間，減少由于沖洗導(dǎo)致的落塵再次漂浮于空氣中，避免二次揚(yáng)塵。

4. 粉塵捕捉劑的安全使用：

4.1人員安全：經(jīng)“中國(guó)疾病控制中心職業(yè)衛(wèi)生與中毒控制所”做急性皮膚和眼睛刺激檢驗(yàn)，產(chǎn)品符合《新化學(xué)物質(zhì)危害評(píng)估導(dǎo)則》中有關(guān)規(guī)定，對(duì)眼鏡皮膚無(wú)刺激性。

4.2設(shè)備安全：委托“上海化工研究院”檢驗(yàn)，產(chǎn)品對(duì)金屬無(wú)腐蝕性（不銹鋼、碳鋼、鋁等材質(zhì)）。

4.3礦井安全：委托“上?；ぱ芯吭骸睓z測(cè)克里夫蘭閃點(diǎn)，產(chǎn)品不具有可燃可爆性。

5.粉塵捕捉劑的應(yīng)用方案抑制塵源-捕捉沉降-封堵沉降

5.1 粉塵捕捉劑用量

粉塵捕捉劑與防塵水的常規(guī)比例為萬(wàn)分之二 ～ 萬(wàn)分之五。

5.2 粉塵捕捉劑添加系統(tǒng)

礦井作業(yè)的特點(diǎn)以及不同礦井的需求，粉塵捕捉劑可以在地面添加、主水平添加或某采掘工作面添加：

（1）地面添加系統(tǒng)：適用于小型煤礦或單水平礦井，直接安裝于防塵水主管路。由計(jì)量泵、防塵水流量計(jì)、貯藥罐以及電控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)粉塵捕捉劑隨防塵水流量變化而變化的定比例添加。管理方便，維護(hù)簡(jiǎn)單。

（2）井下計(jì)量添加系統(tǒng)：采用煤安電機(jī)，煤安計(jì)量泵，貯藥罐和流量計(jì)組成的添加系統(tǒng)，連接到防塵水主管路或某水平的防塵水管路中，安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定。適用電源：660/1140V，電機(jī)功率：0.55KW。

6.井下粉塵濃度的監(jiān)測(cè)

6.1 人工監(jiān)測(cè)：呼吸性粉塵濃度監(jiān)測(cè)應(yīng)在正常生產(chǎn)時(shí)段進(jìn)行，按監(jiān)測(cè)周期分析檢測(cè)。

6.2 在線監(jiān)測(cè)：粉塵濃度傳感器，采用光散射原理，自動(dòng)分析檢測(cè)粉塵濃度，實(shí)時(shí)顯示粉塵濃度，可輸出標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)，在粉塵濃度超限時(shí)控制噴霧泵，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)并自動(dòng)控制噴霧，并可以遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度室，在地面即可監(jiān)控粉塵治理效果。

7.效益分析

7.1經(jīng)濟(jì)效益

礦井粉塵得到治理后，工作環(huán)境得到改善，可減少除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，從而節(jié)約除塵風(fēng)機(jī)電力消耗；由于懸浮粉塵濃度降低，減少井下儀器設(shè)備在粉塵環(huán)境中曝露時(shí)間，減少磨損，減少維修維護(hù)費(fèi)用。

7.2 安全效益

該技術(shù)的實(shí)施減少空氣中粉塵濃度，改善作業(yè)面能見(jiàn)度，減少工傷以及降低煤塵爆炸的幾率。

7.3 社會(huì)效益

改善作業(yè)環(huán)境，減少職業(yè)病，屬于煤炭行業(yè)安全環(huán)保項(xiàng)目，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，是很好的清潔生產(chǎn)項(xiàng)目，符合國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)獎(jiǎng)勵(lì)及扶持政策，社會(huì)效益、環(huán)境效益顯著。

8.結(jié)論

粉塵捕捉劑的研發(fā)和使用，為煤炭行業(yè)清潔生產(chǎn)提供了成功技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與成套技術(shù)，提高企業(yè)形象，具有很高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡(jiǎn)介：

李玉元1963年出生，畢業(yè)于山東礦院，學(xué)士學(xué)位，高級(jí)工程師，從事井下通防管理工作。