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煤矿矿井粉尘防治——泡沫除尘技术

来源: 发布时间:2020-05-21 11:19:41 点击数:
为防治矿井粉尘,目前国内外主要采用注水、喷雾、风机除尘等技术。注水仅适用于煤层,很难均匀湿润大面积煤体,且在原煤自然水分>4%的煤层或孔隙率低于4%的煤层中实施困难。除尘风机处理风量有限,为避免循环风,只能吸入和净化部分含尘风流,在大供风量作业场所除尘效果差;结构复杂、体积大、噪声高,在井下受限空间使用受限制;含强电设备,在高瓦斯及突出矿井使用存在安全隐患。喷雾因工艺简单、成本低而得到广泛应用,但由于水的表面张力较大,对粉尘润湿能力差,导致喷雾降尘效率低,尤其是对呼吸性粉尘降尘效果差,耗水量大、恶化作业环境。泡沫作为一种气液两相介质,较之水雾,具有接尘面积大、湿润粉尘速度快、黏附粉尘能力强的高效捕尘特性,尤其是对呼吸性粉尘有很强的抑制能力。此外,泡沫较于细水雾有良好的堆积性和延展性,可以实现对产尘点的覆盖和封闭,隔断粉尘源头,防止其进一步扩散。在各种粉尘防治技术中,泡沫除尘技术在已有研究中被证实具有较高的除尘效率。
徐州博泰研发的矿用泡沫降尘装置可以有效抑制井下粉尘,该矿用泡沫降尘装置产生的泡沫通过良好的覆盖、湿润、黏附等方式作用于粉尘,使粉尘得到全面包覆,从根本上阻止粉尘的产生及向外扩散,进而有效地降低采掘面上粉尘浓度,提高抑尘效率,降低抑尘成本,改善采掘工作面环境,提高井下作业人员工作效率,有效降低采掘一线职工尘肺病的发病率。
泡沫降尘装置工作时将井下水源通过水量控制阀定量压入混合发泡器,井下压风管路通过三通接头分为两路:一路作为吸液装置的动力源,通过风量控制阀、针阀等将储液罐中的起泡剂定量吸入混合发泡器;另一路进入混合发泡器内。起泡剂和井下水源按一定的比例进入混合发泡器,形成大量的泡沫粒子群,使整个工作区域被无缝隙泡沫覆盖。空气中的粉尘在与泡沫间的截留、惯性碰撞、扩散、粘附等多种作用下,由小颗粒聚集成大颗粒,最终同破裂的泡沫液一起沉降下来,并被吸附在矿石表面上,从根本上阻止粉尘向外界扩散,使得整个工作过程都能有效地抑制粉尘的产生及散发。
煤炭生产过程,如采掘作业、支护作业、爆破作业、装载和运输作业等,均伴随着大量煤岩体的破碎,同时会产生大量矿尘。矿尘按其存在状态分为浮尘和积尘。浮尘是指悬浮在空气中的矿尘,它与空气共同构成一种分散体系,分散相为固体粒子,分散介质是空气。浮尘的悬浮时间不仅与尘粒的大小、重量、形状有关,还与空气的速度、湿度有密切关系。浮尘直接威胁矿井的安全生产和井下人员的健康。从空气中沉降下来的矿尘称为积尘,积尘是诱发矿井连续爆炸的最大隐患。浮尘和积尘在不同环境下可以相互转化。我国煤炭产量的飞速增长直接导致生产机械化程度和集中化程度大大增加。生产集中化使矿井的采掘工作面个数减少、采掘推进速度加快、人和设备集中,其结果是在较小的空间产生较多的矿尘。同时,因采掘集中化要求风量越来越大,使得积尘向浮尘的转化率增加,矿尘在井下巷道中浮游时间和距离增大,最终导致空气中矿尘浓度增大。这一点在采掘工作面尤为突出,一般情况下,无防尘措施时,普采面产生的矿尘量约为采煤量的1%~3%,而有的综采面达到了5%以上。