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摘要:我国煤矿企业井下掘进开采过程中,需要做好工作面粉尘控制工作,维持良好的工作面掘进开采环境。但部分企业在使用井下掘进防尘技术的时候,并没有充分发挥各项防尘技术的效果,导致防尘处理效率不高,影响了工作面掘进开采的正常进行。本文先阐述了煤矿掘进粉尘的危害,接着结合煤矿井下掘进开采的实际情况,阐述了几种常用的防尘技术,探索了这些防尘技术的具体应用方式和优缺点,最后还对我国煤矿掘进防尘技术的未来发展进行了展望。
关键词:煤矿企业;井下掘进;除尘技术;除尘效率
随着我国煤矿行业的快速发展,井下掘进机械化与自动化技术也实现了创新应用,使得煤矿井下开采效率显著提升。但是很多煤矿企业目前都面临掘进工作面粉尘浓度超标等问题,容易引发煤尘爆炸等自然灾害,威胁井下开采人员的生命安全。在这种情况下,煤矿企业也应该充分重视掘进工作面的除尘工作,灵活使用各类除尘技术提高除尘效率,避免发生不必要的安全事故。这里也结合煤矿行业领域中经常使用的掘进防尘技术进行深入分析,给煤矿企业灵活使用这些防尘技术提供一定的参考与借鉴。
一、煤矿掘进粉尘的危害
煤矿井下掘进工作面在进行爆破、支护、凿岩等多种工序的时候,都会产生大量的粉尘。颗粒较大的粉尘会直接沉降到工作面底部,而颗粒较小的粉尘则会漂浮在空气中,提高空气中的粉尘浓度。这些粉尘长期存在会带来严重的危害。一方面,漂浮在空气中的粉尘会被井下工作人员吸入到肺部,直接威胁工作人员的生命安全。特别是粉尘中含有的SiO2,会对人们的身体健康带来极大的影响。另一方面,粉尘浓度较大的时候也有可能会引发粉尘爆炸,带来严重的井下安全事故。因此,煤矿企业一定要重视掘进工作面的粉尘问题,并进行积极处理。
二、煤矿掘进防尘技术的应用现状
(一)通风除尘技术
这项技术主要是指使用可循环统称除尘技术,在掘进工作面上安装负压风筒等多种除尘设备,将井下掘进过程中产生的粉尘吸收到对应空间中,接着再使用除尘风机等设备进一步处理粉尘,有效控制掘进工作面的粉尘浓度。这项技术的实施效果跟掘进工作面煤岩性质、掘进方法、风机位置等很多因素都关系。但总体来看,这项技术的除尘效率并不算太高,通常情况下为60%左右。不仅如此,通风除尘技术在运用过程中主要是将粉尘稀释与转移,本质上并没有起到除尘的目的。经过这项技术进行处理以后,空气中依然会含有较多粉尘,容易带来二次污染。但这项技术的操作比较简单,成本也不高,适用于那些粉尘要求不高的场景。
(二)除尘器除尘技术
除尘器除尘技术的效率非常高,可以达到70%到95%之间,甚至在处理呼吸性粉尘的时候,效率能够超过98%。结合当前我国煤矿掘进防尘工作的实际情况来看,已经开始使用布袋除尘器、静电除尘器等多个设备。基于这些设备的除尘技术在效率方面非常出色,但是设备结构比较复杂,同时在工作的时候也需要大量的空间。而井下掘进工作面往往比较复杂,受到巷道断面、煤层瓦斯涌出等多种因素的影响,导致这类技术的应用局限性非常强。因此在具体使用这项技术的时候,需要煤矿技术人员结合井下掘进工作面的实际情况展开深入分析,设计技术应用的细节内容。
(三)煤层注水技术
在井下掘进开采使用过程中,粉尘的产出量跟煤层性质、煤层条件、煤层含水量等要素有关。在这种情况下,使用煤层注水技术就可以较好降低井下掘进开采过程中产生的粉尘,从源头上控制粉尘。这也要求煤矿井下掘进开采团队能够在回采之前,先使用钻孔技术向煤层注入压力水,通过水分湿润煤层,使得煤层应力分布更加均匀,使得原本煤层的脆性破碎变化转变为塑性形变,有效降低粉尘的产出量。在具体应用这项技术的时候,主要分为短钻孔注水和顺槽长钻孔注水。这项技术应用的难度主要取决于煤层孔隙水平、煤层深埋情况、地压集中度、煤层湿润性等,需要技术人员在使用这项技术之前进行综合分析,选择最合适的注水方式和湿润剂,并做好钻孔工艺和钻孔位置的规划,充分保证降尘效果。通过工作实践来看,这项技术的除尘效率最高为50%。但由于这项技术是预防性除尘技术,因此也可以跟其他技术联动使用,达到更好的除尘效果。
(四)喷雾除尘技术
在我国煤矿企业的井下掘进除尘工作中,喷雾除尘技术也得到了普遍的应用。这项技术主要是使用喷雾除尘设备将水或者水溶液均匀分散,以雾滴的方式喷出来。掘进工作面空气中的粉尘会与这些雾滴发生惯性碰撞,最终实现粉尘尘粒的凝聚、捕捉、沉降等各个过程,最终达到较好的除尘效果。结合井下掘进除尘实践工作来看,经常使用的方式有高压喷雾、常压喷雾等。通过改变喷雾压力,可以实现喷雾范围的拓展,同时也能够更好克服水的表面张力,强化除尘效果。但在设计喷雾压力的时候也不能随意选择,而应该结合井下掘进工作面的实际情况进行优化设计。通常来说,我国大部分煤矿企业都使用了高压喷雾,使用常压喷雾的情况占比比较少。这项技术总体比较简单,成本比较小,整体除尘效率可以达到75%以上。但在使用这项技术的时候,对于水资源的消耗比较大,同时也容易出现喷嘴堵塞、掘进工作面污水汇聚等问题,需要进行专项处理。
三、煤矿掘进防尘技术的未来展望
目前我国煤矿掘进开采过程中,防尘工作已经引起了充分重视,同时煤矿企业也引入了多种新型防尘技术。结合煤矿掘进开采领域的发展趋势来看,未来将会朝着自动化、智慧化、智能化等方向进行创新拓展。因此对于煤矿掘进防尘技术来说,未来也会融入智慧信息化技术。这里也结合未来发展方向,展望煤矿掘进的防尘技术。
第一,综合性智能防尘技术。这套技术主要是利用了智能控制的相关模块,实现了不同防尘技术的综合应用。在这个过程中,煤矿企业应该积极布设智慧传感器,同时还要引入PLC智能化控制模块,能够针对除尘风机、喷雾除尘设备等多个工具进行智能控制。在通过智慧传感器检测到掘进工作面粉尘情况以后,通过采集数据的分析结果决定是否要自动除尘。在除尘过程中,智慧传感器会实时采集粉尘信息,在检测到粉尘量远远低于标准以后,就会停止除尘。在这个过程中,智能化控制模块还会搭载专家系统、人工智能、大数据分析等先进技术,实现对粉尘信息的综合分析,并给相关管理人员提供一定的建议。
第二,智慧化精细防尘技术。这套技术主要是结合当前的智能化技术,实现掘进工作面防尘体系的全面创新转型。在当前我国煤矿井下掘进工作发展过程中,已经开始出现无人操作场景。特别是井下智能机器人的使用,直接改变了煤矿井下掘进的格局。而立足于防尘技术层次来看,煤矿行业领域未来也会实现智能防尘机器人的开发与应用。即当前煤矿井下防尘技术主要是对一整个区域的防尘处理,虽然增设了智能控制模块,但本质上还属于一种粗放化技术层次。而利用智能防尘机器人,就可以做好掘进防尘的精细化处理与转变,切实提高井下掘进防尘的综合成效。
结束语
综合来看,粉尘对于煤矿井下掘进开采工作具有较为显著的威胁,应该在后续时间里引起充分重视。对于各个煤矿企业来说,也应该关注掘进工作面的粉尘情况,并积极进行技术设备更新,提高工作面的除尘效率。与此同时,煤矿企业还要积极关注采煤领域中出现的新型除尘技术与设备,同时还要加强相关技术人员的培训教育活动,使得企业的掘进除尘技术体系可以得到较好的更新与拓展,能够在井下掘进环境中充分降低粉尘浓度,保证工作面掘进开采的安全。
参考文献
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