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煤礦粉塵現(xiàn)狀及綜合防治技術(shù)探討

文檔作者：陳東春徐培銘李燃文檔來源：安徽恒源煤電股份有限公司錢營孜礦		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年10月18日
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第8卷第3期
2010年6月
礦 業(yè) 工 程
M ining Engineering 59
煤礦粉塵現(xiàn)狀及綜合防治技術(shù)探討
陳東春徐培銘 李 燃
(安徽恒源煤電股份有限公司錢營孜礦，安徽宿州234000)
摘要：介紹了礦塵的危害及礦井粉塵標準和現(xiàn)狀，根據(jù)井下實踐經(jīng)驗，提出了通過煤層注水、通風降
塵、濕式作業(yè)、水炮泥水封爆破、噴霧防塵和個體防護等措施進行綜合防塵，并著重介紹了煤層注水和通
風防塵技術(shù)。
關(guān)鍵詞：礦井粉塵；綜合防塵技術(shù)；粉塵濃度
中圖分類號：X 752 文獻標識碼：A 文章編號：1671—8550(2010)03～0059—03
0 引言
我國是世界上煤炭資源及原煤產(chǎn)量豐富的國家
之一，同時也是煤礦災害最為嚴重的國家；其中粉
塵問題是煤礦五大災害之一，不僅給井下安全生產(chǎn)
帶來極大的威脅，并嚴重地危害井下工人的身體健
康。據(jù)衛(wèi)生部通報，截止2005年，中國的塵肺累
積病例6O多萬例，其中來自煤炭行業(yè)的病人接近
5O ，僅煤礦工人就有14萬人死于塵肺病，每年
塵肺病造成的直接經(jīng)濟損失高達200億元，這只是
國有大型煤礦的病例數(shù)，不包括地方和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，
全國估計有100多萬礦工患有塵肺病，而且每年還
在以1．2～1．5萬人的速度增加。就全國來講，估
計100多萬礦工患塵肺病死亡數(shù)是礦難的3倍。因
此對粉塵濃度實行嚴格控制，最大限度地降低作業(yè)
人員的接塵量是減少礦井煤塵爆炸的有效途徑，尤
其是減少呼吸性粉塵濃度。
1 礦塵的危害及礦井粉塵標準和現(xiàn)狀
1．1 礦塵的危害
— — 污染作業(yè)場所，危害礦工身體健康。井下
產(chǎn)生的粉塵不僅嚴重地污染井下的作業(yè)環(huán)境，同時
也加大了對人體健康的危害，長期從事采掘和粉塵
作業(yè)環(huán)境的職工，特別是在巖石掘進作業(yè)的人員容
易引發(fā)塵肺??；
收稿日期：2009—10—23
作者簡介：陳東春(1983一)，男，四川瀘州人， 安徽恒源煤電股
份有限公司錢營孜礦，一直從事通風與安全技術(shù)工作。
— — 引發(fā)煤塵爆炸。井下空氣中的煤塵達到一
定濃度時，可能引發(fā)煤塵爆炸。煤塵爆炸濃度范圍
與煤的成分、粒度、引火源的種類和溫度等條件有
關(guān)。據(jù)資料統(tǒng)計，國有煤礦中80 的礦井煤塵具
有爆炸危險；
— — 降低作業(yè)場所的能見度。在井下某些作業(yè)
場所粉塵濃度很高，工作面的能見度極低，在此條
件下，往往導致作業(yè)人員誤操作，增加了工傷事故
的發(fā)生；
— — 加速機械磨損。隨著礦山機械化、自動化
程度的提高，礦塵對機械設(shè)備的影響尤為突出，高
濃度的粉塵不僅可加速機械的磨損，而且縮短精密
儀器的壽命。
1．2 我國礦塵的標準和現(xiàn)狀
《煤礦安全規(guī)程》中明文規(guī)定，礦井作業(yè)場所
的粉塵濃度必須在規(guī)定最高容許濃度之下，具體見
表1。
表1 《煤礦安全規(guī)程》中的粉塵濃度標準
粉塵中游離
SiO2含量( )
墾壹查 墾 竺!：竺：：
總粉塵 呼吸性粉塵
而在煤礦開采過程中，如鉆孔、爆破、掘進及
工作面采煤作業(yè)，頂板管理、煤的裝載運輸轉(zhuǎn)載等
各環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量的粉塵，其濃度遠高于規(guī)定中
60 礦 業(yè) 工 程 第8卷第3期
的最高容許濃度，如某綜采工作面的煤塵濃度經(jīng)常
高達300 mg／m。以上。
2 礦井綜合防塵技術(shù)
實踐表明，任何一種防塵技術(shù)都很難將粉塵降
低到《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的范圍以內(nèi)，因此要根
據(jù)井下具體產(chǎn)塵地點、粉塵的性質(zhì)和生產(chǎn)工藝等情
況，實行綜合治理。煤礦粉塵的主要防治措施：1)
采煤之前，通過注水工藝提高煤體的潤濕性，降低
煤體產(chǎn)塵；2)開采時利用特定的防塵技術(shù)控制塵
源，使粉塵存在于特定的空間和位置，不能進一步
擴散；3)利用相關(guān)除塵技術(shù)或設(shè)備，及時將產(chǎn)生
的粉塵過濾或排除掉。
2．1 煤層注水
煤層注水是采煤工作面最基本和最有效的防塵
措施，在國內(nèi)外大多數(shù)煤礦都得到了廣泛應用，對
降低采煤工作面的粉塵濃度，減小粉塵對井下工人
及作業(yè)場所的危害程度起到重要作用，其降低率對
總粉塵可達60％～85 ，對呼吸性粉塵可達50
～ 60 ?！睹旱V安全規(guī)程》第159條規(guī)定：采煤工
作面應采取煤層注水，機采工作面必須采取煤層注
水。
煤層注水是通過鉆孔利用水的壓力將水注入即
將回采的煤體，增加煤體水分，使煤體得到預先濕
潤，控制降低煤體產(chǎn)生浮游煤塵，是綜合防塵工作
中一項預防性治本措施。煤體內(nèi)的裂隙中存在著原
生煤塵，水進入后將原生煤塵潤濕，使其失去飛揚
的能力；而且水可有效地包裹煤體的每個細小部
分，當煤體在開采中破碎時，有水存在就可避免細
粒煤塵的飛揚。注水方式主要有：1)短孔注水。
短鉆孔注水是在采煤工作面垂直煤壁與節(jié)理面斜交
打鉆孔注水的方式。短孔注水鉆孔深度一般為工作
面日推進度加0．2 m，每Ft 3班注水，具體布置如
圖1。短孔由于注水壓力低，工藝裝備簡單，具有
較大的適應性；2)深孑L注水。如圖1所示，深孔
注水鉆孑L的布置與短孔注水相同，只不過是鉆孔數(shù)
量較少，孔深為3～5個工作面日推進度。該方式
要求煤層賦存穩(wěn)定，注水壓力高，因此注水工藝裝
備較復雜；3)長孑L注水。長孔注水方式一般是指
在工作面的進風巷或回風巷超前于工作面，向煤層
內(nèi)打較長的鉆孔注水。長孔注水方式主要應用于長
壁式采煤法，鉆孔沿煤層的傾向布置，孔長3O～
100 122，有時也采用上向和下向相結(jié)合的鉆孔注水
方式。
短
圖1 短孔及深孔注水方式
2．2 通風降塵
2．2．1 礦塵在風流中的運動
粉塵在風流中的運動方程：
一F+ 3nladp (u- v)
式中 —— 粉塵運動速度； “—— 風流速度；
F—— 外力。
對于紊流運動，風流除在流動方向上具有速度
外，橫向上還有脈動速度，外力主要是重力作用，
則上式可按坐標軸方向?qū)懗桑?
一一
1 (
—d t— tax- V~-、’
魯一 (Uy-7Jy +g
警一÷(U~-7)z
式中r一畿 ：
一 ～ (Ux- Wx) exp (一 )
一“ ～ exp (一 ) 一
： 一“ ～(Uz-Vz)exp(一÷)
(1)
(2)
礦井粉塵的粒徑均<5O肚m，粉塵運動與風流
速度很接近，故第2項可不計，則：
7．1 = U ； y= “ y一"Up ； =
粉塵在風流中運動，必須處于懸浮狀態(tài)，使粉
塵處于懸浮狀態(tài)的風速稱為懸浮速度，其值與粉塵
的沉降速度相等，方向相反。
在垂直井巷中，風流速度與粉塵沉降方向平
2010年第3期 陳東春等 煤礦粉塵現(xiàn)狀及綜合防治技術(shù)探討 61
行，只要風速大于粉塵的懸浮速度，粉塵即能隨風
流一起向上運動；在水平井巷中，風流方向與粉塵
沉降方向垂直，風流的推力對粉塵的懸浮沒有直接
作用，使粉塵懸浮的主要速度是垂直方向的脈動速
度，所以必須是紊流而且要有足夠大的風速。
2．2．2 最優(yōu)排塵風速
決定通風除塵效果的主要因素是風速， 風速過
低，粗粒礦塵將與空氣分離下沉，不易排出而滯留
在采掘空間，增加煤塵的濃度；風速過高，雖然能
夠?qū)⒚簤m帶走，但較高的風速將采掘空間的落塵又
重新吹起，反而增加了煤塵濃度?！睹旱V安全規(guī)程》
中規(guī)定：回采工作面、掘進的煤巷和半煤巖巷的最
高允許風速為4 m／s。因此，從防塵降塵的角度
講，存在最優(yōu)的排塵風速區(qū)間，風速與采掘空間礦
塵濃度曲線如圖2。一般情況下，掘進工作面的最
優(yōu)風速為0．4～o．7 m／s，機械化采煤工作面為1．5
～ 2．5 m／s，按礦塵生成量所需風量， 即：
Q一 N
式中Q—— 除塵通風所需風量，m ／min；N——
產(chǎn)生強度，mg／min；G —— 《規(guī)程》中允許礦塵
濃度，mg／m ；G — — 進風流中的礦塵濃度，rag／
m 。
， ≯0．5 mg／m。。
4
‘g 3
●
2
1
刊
風速／m 。
圖2 風速與采掘空間礦塵濃度關(guān)系曲線
2．3 濕式作業(yè)
煤礦掘進過程中的礦塵主要來源于鑿巖和鉆孑L
作業(yè)。據(jù)實測，干式鉆孔產(chǎn)塵量約占掘進總塵量的
80 ～9o ，而濕式鑿巖的除塵率約90 。該方
法是在鑿巖、鉆孔過程中將壓力水通過鑿巖機、鉆
桿送人并充滿孔底，以濕潤、沖洗和排除產(chǎn)生的礦
塵。
2．4 水炮泥水封爆破
水炮泥是利用特制的塑料袋裝水，代替粘土炮
泥填人炮孑L內(nèi)，在爆炸的瞬間水在高溫高壓下汽
化，大量水汽急劇向周圍擴散，同時水在爆炸壓力
作用下強力滲透到煤體中，從而可有效抑制大量煤
塵的產(chǎn)生。水封爆破與水炮泥的不同之處在于水封
爆破是用兩段炮泥封存一段水柱。使用水炮泥或水
封爆破，其降塵率最高可達6O ，同時可使爆破
后產(chǎn)生的有害氣體大量減少。在有瓦斯涌出的煤巷
掘進中達到消焰、降溫作用。
2．5 噴霧灑水防塵
噴霧灑水是將壓力水通過噴霧器(噴嘴)，在
旋轉(zhuǎn)或沖擊的作用下，使水流霧化成細微的水滴噴
射于空氣中，它的捕塵作用：1)在霧體作用范圍
內(nèi)，高速流動的水滴與浮塵碰撞接觸后，塵粒被濕
潤，在重力作用下下沉；2)高速流動的霧體將其
周圍的含塵空氣吸引到霧體內(nèi)濕潤下沉；3)將已
沉落的塵粒濕潤粘結(jié)，使之不易飛揚。噴霧灑水防
塵技術(shù)：a)采煤機噴霧；b)掘進機噴霧；c)液
壓支架移架自動噴霧；d)轉(zhuǎn)載點自動噴霧；e)巷
道灑水滅塵。
2．6 個體防護
目前，個體防護用具有自吸式防塵口罩、過濾
式送風防塵口罩和氣流安全帽等，其目的是使佩戴
者能呼吸凈化過的清潔空氣。個體防護措施的阻塵
效率高，是解決礦山粉塵危害礦工身體健康的重要
技術(shù)措施之一，積極推廣個體防護技術(shù)，必將促進
礦山防塵工作，使礦山職工免受粉塵的危害。
3 結(jié)語
綜合防塵技術(shù)的全面實施，有效地降低了作業(yè)
場所的粉塵濃度，從某種程度上改變了礦工的井下
作業(yè)環(huán)境，能達到防塵的目的，且技術(shù)可行，經(jīng)濟
合理，易于推廣。
參考文獻：
[1] 張國樞．通風安全學[M] ．北京： 中國礦業(yè)大學出版社，
2000 (07) ．
E2] 張永吉，李占德，秦偉瀚等．煤層注水技術(shù)[M3 ．北京：
煤炭工業(yè)出版社，2000．
[3] 趙棟，劉文虎，姚理忠等．礦井綜合防塵措施EJ3．《礦業(yè)
安全與環(huán)?！罚?003 (6)．
[4] 趙俊明．高產(chǎn)高效綜采工作面煤塵的防治[J]． 《河北煤
炭》，2002(1)．
[5] 趙從國．煤層注水工藝與效果分析EJ3．《煤炭科技》，2005
(1) ．
62
礦 業(yè) 工 程
M ining Engineering
第8卷第3期
2010年6月
礦山植物修復技術(shù)的研究及發(fā)展趨勢
孫 蓀
(上海市環(huán)境保護事業(yè)發(fā)展有限公司，上海200003)
摘要：通過對國內(nèi)外礦山植物修復技術(shù)的相關(guān)應用及研究分析，得知現(xiàn)有的研究方向及成果主要集中
在修復機制研究、植被物種的選擇和化學、微生物、遺傳工程技術(shù)在植物修復技術(shù)中的應用，并對下一步
的工作提出了建議。
關(guān)鍵詞：廢棄礦山；植物修復；發(fā)展趨勢
中圖分類號：T 0991 文獻標識碼：A 文章編號：1671—8550(2010)03—0062—02
1 概述
礦產(chǎn)資源是我國社會及經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，但同時
也帶來了侵占耕地、環(huán)境污染、地質(zhì)災害、生態(tài)破壞等嚴
重問題。據(jù)資料統(tǒng)計，我國采礦業(yè)破壞的土地面積約140
～ 200萬hm ，且每年仍以4萬hm 的速度遞增，全國每年
礦山開發(fā)占用耕地面積為98．6萬hm ， 占全國耕地面積的
1．O4 ，而全國受礦業(yè)影響的土地復墾率卻僅有13．3 ，
其中主要以煤礦山為主，金屬礦山的復墾率相對較低，這
與發(fā)達國家75 的復墾率有較大差距。因此，生態(tài)修復在
礦山開采過程的地位將越來越重要_1]。
2 研究方向及成果
2．1 修復機制研究
不同植物對礦山的修復機理有所不同， 目前已發(fā)現(xiàn)有
4種主要的修復機制：1)植物轉(zhuǎn)化。植物從土壤及地下水
收稿日期：2009—12—04
作者簡介：孫蓀(1981一)，女(漢族)，浙江舟山人， 同濟大學
碩士，上海市環(huán)境保護事業(yè)發(fā)展有限公司助理工程師，
·◆ -◆ -◆ -◆ - ◆ -◆ 一◆ - ． -． -． - ． ． ¨ ． ． -◆ - ◆ -◆ -◆ 一●
中吸收、累積并轉(zhuǎn)化污染物成為低害或無害的代謝物，或
被植物體利用，或被釋放至環(huán)境中；2)滯留和固著。通過
植物的生命活動使污染物失去生物和化學活性，結(jié)合于土
壤或植物體內(nèi)；3)根際生物修復。植物根系分泌和釋放酚
酸類等有機物質(zhì)或富集根際微生物以降解、沉淀污染物，
或使之發(fā)生變化而易于被植物吸收；4)根系過濾。即植物
根系從地下水或流過根系的水流中富集和吸收重金屬元素
或污染物，使之沉淀于土壤深層，或被固定于植物體內(nèi)_2]。
2．2 植被物種的選擇
從1977自Brooks提出超富集植物的概念， 到1983年
Chancy提出利用超富集植物清除土壤中重金屬污染的想法
以來，科學家逐漸將目光集中到了礦山及周邊地區(qū)的自然
植物，并從中發(fā)現(xiàn)了很多超富集植物。目前，世界上共發(fā)
現(xiàn)超富集植物有500多種，涉及植物45個科 ]，但這些植
物通常只能對一種重金屬元素表現(xiàn)出富集能力，僅少部分
可超富集吸收兩種或兩種以上的重金屬。
2．3 其他技術(shù)在植物修復技術(shù)中的應用
植物修復技術(shù)的優(yōu)點是設(shè)施簡便、投資較少和對環(huán)境
項目經(jīng)理。 干擾小
。但仍存在周期較長、見效慢、
-◆ -◆ _ ． _◆ -◆ -◆ 一◆ _． _◆ -◆ _ ． _． -． - ． -． -． -． -． -． - ． _◆ 0
Comprehensive depress＆ removal of dust caused
by mining activities in underground coal mine
不太適合重污染地
CHEN Dong-chun， XU Pei—ming， LI Ran
(Qianyingzi Coal Mine of Hengyuan Coal&amp;amp; Electricity Company lad，Suzhou 234000，China)
Abstract： The harm of dust and the standard of dust concentration in underground coal m ine are explained． According to
practical experiences，the methods such as water filling into coal bed，dedusting ventilation，wet type mining，mud＆ water
seal blasting，water spraying，putting on of breathing mask are discussed． Among these methods，water filling into coal bed
and dedusting ventilation are the focus of discussion．
Key words：dust caused by underground mining；technology of comprehensive depress 8L removal of dust；concentration
of dust

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