矿山粉尘控制现状及对策
【摘要】介绍我区矿山防尘工作现状，阐述国外矿山粉尘治理的发展水平和在控制矿山粉尘危害方面采取的各种不同的新技术、新工艺，提出今后的对策。 【关键词】矿山企业，粉尘治理，进展
粉尘（dust）是指悬浮在空气中的固体微粒。习惯上对粉尘有许多名称，如灰尘、尘埃、烟尘、矿尘、砂尘、粉末等，这些名词没有明显的界限。国际标准化组织规定，粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。在大气中粉尘的存在是保持地球温度的主要原因之一，大气中过多或过少的粉尘将对环境产生灾难性的影响。但在生活和工作中，生产性粉尘是人类健康的天敌，是诱发多种疾病的主要原因。
粉尘几乎到处可见。土壤和岩石风化后分裂成许多细小的颗粒，它们伴随着花粉，孢子以及其他有机颗粒在空中随风飘荡。除此之外，许多粉尘乃是工业和交通运输发展的副产品；烟囱和内燃机排放的废气中也含有大量的粉尘。
一、我区矿山防尘工作现状。
山东省淄博市淄川区是一个重工业老区，赋存有多种矿产资源，矿山开采具有悠久的历史，据《淄川区志》记载，自唐朝起就有开采煤炭的活动，至今已有1500年的历史。今天，矿山经济在国民产值中仍占有很大的分量，特别是一些大型企业的发展，比如：鲁泰纺织、鑫盛热电厂、峪源仪表等大型企业就是依托煤矿经济建设和发展起来的。淄川区现有矿山企业160余处，包括煤矿、粘土矿、铝土矿、铁矿和石灰石矿等，从业人员多达10000余人。在这些矿山企业，特别是地下开采矿山的生产，如井巷掘进、炮采、综采、运输等过程中，均可产生大量粉尘。作业面和工作面粉尘浓度很高，工人在高浓度煤尘环境里工作，易发生疾病。每年都有人数不等的从业工人被查出患有尘肺、矽肺等职业病。如何采取有效的防尘措施，保护工人的身体健康，维护职工权益，是我们安全监管部门、矿山企业和行业主管部门面临的一大课题，这也是各国矿山企业发展中积极探索和突破的重点课题。
在我区的矿山企业中，防尘措施主要有洒水降尘和佩戴防尘口罩。洒水降尘就是指矿山企业通过铺设防尘管路，建立防尘水路网络，在生产地点、转载车场和绞车房等易产生 粉尘的地点，设置水龙头等洒水设备，人工定时洒水实现降尘，是一种主动防尘措施；个人防护用品主要是对在产生粉尘地点的作业人员发放和佩戴防尘口罩，实现个人保护，是一种被动防尘措施。从总体效果来看，因为防护措施比较简陋、单一，效果不很明显。
二、防尘新技术的使用及效果 近几年来，国外防止矿山井下粉尘污染的控制措施发展较快，本文介绍几种普遍采用的防尘新技术，以供借鉴和参考。
（一）、煤层注水
煤层注水是利用水的压力通过钻孔把水注入到即将回采的煤层中，使煤体预先湿润，以便减少采煤时浮游煤尘的产生量。这种降尘措施效果较好，一般可降低粉尘浓度60％～90％左右。长钻孔注水方式具有煤体湿润均匀、湿润范围大等优点，国内、外都作为主要的注水方式优先选用。国外采用注水的工作面数量占总工作面数量的百分比很高，而我国采用煤层注水的工作面数量则较少。这一差距不是由于注水技术或设备所致，而是由于对治理粉尘的管理不严，对有效的注水技术措施推广不力造成的。有些国家在煤层注水中添加湿润剂或氯化钙，提高了湿润程度和降尘的效果。前苏联已研制出测定煤层注水前后煤层水分的仪器。
（二）、喷雾降尘
喷雾降尘是向浮游于空气中的粉尘喷射水雾，通过增加尘粒的重量，达到降尘的目的。这一技术的关键是喷嘴要能形成具有良好降尘效果的雾流。有些国家研制出系列喷嘴，美国和前苏联等国家还在确定雾流参数方面进行了大量研究，并建立了喷嘴检验中心，保证喷嘴的生产质量和使用效果。
（三）、利用除尘器除尘
利用除尘器将空气中的粉尘分离出来，从而达到净化空气含尘量的目的。目前，国外一些主要产煤国家都在煤矿井下广泛采用除尘器除尘。美国使用了除尘风机、湿式纤维除尘器、小旋风除尘器等设备。英国在掘进巷道及掘进机上使用了湿式洗涤除尘器和湿式过滤除尘器。美国一些煤矿在掘进机、采煤机或急倾斜煤层、回风巷等处使用了湿式旋流除尘器和吸尘泵。德国在破摔机处、转载点、掘进机上使用了千式布袋除尘器。国外的除尘设备一般体积大、较笨重，但除尘效率高、消音效果好、处理污染风量大。
（四）、泡沫除尘
泡沫除尘的效果好，一般可达90％以上，尤其对5μm以下的呼吸性粉尘，除尘率可达80％以上。泡沫除尘同喷雾洒水降尘相比，其耗水量减少一半以上。这种除尘技术自50年代问世以来，一些主要产煤田家如美国、英国、波兰等在生产中得到广泛的应用，并已研究出定型的符合安全卫生和使用要求的廉价发泡剂。还根据不同的尘源要求，研究出不同型号的泡沫除尘配套系列设备。
（五）、掘进作业防尘
悬臂式掘进机在巷道作业时，一般采用开放式除尘系统，主要的防尘措施有：喷雾洒水、水空气喷射器除尘。国外很多国家是将除尘器安装在掘进机上进行除尘，也有些国家如德国、奥地利是将除尘器安装在掘进机后面20～30m处，当掘进机前移时，除尘器定时向前移动。一般来说，在大断面巷道掘进时，采用除尘器滞后移动的方式；当工作面需要处理污染风量较少时，将除尘器安置在掘进机上的方式较多。采用这些方式，可使工作面粉尘浓度降低90％左右。
（六）、打眼放炮作业防尘
打眼放炮时能产生大量粉尘，粉尘浓度最高时可达到600mg／m3以上。一般采用湿式打眼、放炮后喷雾洒水、水幕净化等措施。许多国家是采用湿式除尘器、水空气喷射器及环形洒水措施，来净化放炮时产生的炮烟和粉尘。
（七）、锚喷支护作业防尘
在锚喷支护作业过程中，可产生大量粉尘，有的高达600mg／m3以上。目前，多数国家是通过改进锚喷工艺来消除粉尘的产生。德国主要采用气力自动输送、机械搅拌、湿喷机喷射等措施。前苏联采用通风排尘、喷雾洒水、水幕净化、除尘器除尘等措施，来降低锚喷支护作业时的粉尘浓度，都收到较好的降尘效果。
（八）、回采工作面防尘
为减少回采工作面产生的粉尘量，除必须采用预先湿润煤体的措施外，还应采取以下防尘措施：
(1)对采煤机的截割结构选择合理的结构参数及工作参数。德国、英国等对此进行了大量的研究，找出了各参数之间的相互关系，控制了煤尘的产尘量。
(2)在采煤机上设置合理的喷雾系统。滚筒采煤机一般均设置内、外喷雾，即从安装在滚筒上的喷嘴喷出水雾和从安装在截割部的固定箱、摇臂或挡板上的喷嘴喷出水雾进行降尘。喷嘴的布置方式及数量、喷嘴的选型、确定合理的喷嘴参数，对降尘效果的关系极为密切。国外对采煤机的喷嘴系统和降尘效果极为重视，严格按照喷雾参数的要求供水，因而降尘效果普遍较好。
(3)对自移式液压支架设置合理的喷雾系统。目前，有些煤矿采用在控顶区内安设喷嘴的方法，降低移架时产生的高粉尘浓度。有些国家已实现降架时喷雾自动控制系统进行降尘。
(4)采用最佳排尘风速和合理的通风技术。最佳风速随煤的水分增加而升高，一般在1.5～4m／s之间。采用下行通风可有效地降低回采工作面的粉尘浓度。
（九）、炮采工作面防尘
炮采工作面的防尘必须采用湿润煤体、湿式打眼、水泡泥、冲洗煤壁、转载点喷雾及采用最佳排尘风速等综合措施，才能降低作业面的粉尘浓度。
（十）、装载运输作业防尘
在装岩机上安装自动喷雾洒水装置，在装车点安装自动喷雾装置，利用湿润管湿润溜煤眼中的煤炭或者使用密闭罩、半密闭罩将尘源密封起来，从下部将含尘空气抽至除尘器中净化。一般采用康夫洛自动喷雾洒水装置，在煤下落高度大的地方，装设密闭罩或除尘器除尘，从而达到净化空气的目的。
（十一）、罐笼倒煤作业防尘
一般采用自动喷雾洒水措施，抑制煤尘的飞扬。还采用将产尘点完全密闭，从下部将含尘空气抽出进行净化处理，从而降低翻笼作业时扬起的大量粉尘。
（十二）、个体防护措施
目前，个体防护用具有自吸式防尘口罩、过滤式送风防尘口罩、气流安全帽等。由于重点突出，使用面广，对保护矿工的健康起到了积极的作用。个体防护措施的阻尘效率高，是解决矿山粉尘危害严重的重要技术措施之一，积极推广个体防护技术，必将促进矿山防尘工作，使矿山职工免受粉尘的危害。
三、对策
1、矿山企业要重点抓好和实行装载运输作业防尘、炮采工作面防尘、回采工作面防尘、打眼放炮作业防尘、喷雾降尘和掘进作业防尘，有条件的推广煤层注水等先进科学技术，对从业人员必须使用高质量的自吸式防尘口罩、过滤式送风防尘口罩、气流安全帽等防护用具，并保证坚持使用。地面石灰石开采作业主要是集中在爆破凿岩、装载破碎等地点，主要对策是正确和坚持使用个人防护用具。
2、另外矿山企业要定期组织职工进行查体，及时发现问题和进行工作改善，对患病人员做好医疗救助，建立职工防护档案。
3、安全监管部门和行业主管部门要借鉴这些新技术和新防护设备，根据不同矿山作业的各个特点，有针对性地进行具体推广，并且要将矿尘防治作为现实安全监管的重点，做好督察和整改，保证各种防尘设施的使用，进一步改善矿山企业的防尘工作，为矿工们建立一个安全健康的环境。
矿山粉尘是矿井在建设和生产过程中所产生的各种岩矿微粒的总称。矿山生产的主要环节如采矿、掘进、运输、提升的几乎所有作业工序都不同程度地产生粉尘。采掘机械化和开采强度、采矿方法、作业地点的通风状况、地质构造及煤层赋存条件都是影响粉尘产生的因素。 (一)矿山粉尘的性质及危害 1．粉尘的概念
(1)全尘。全尘是指用一般敞口采样器采集到一定时间内悬浮在空气中的全部固体微粒。
(2)呼吸性粉尘。呼吸性粉尘是指能被吸人人体肺部并滞留于肺泡区的浮游粉尘。空气动力直径小于7．07μm的极细微粉尘，是引起尘肺病的主要粉尘。 (3)浮尘和落尘，悬浮于空气的粉尘称浮尘，沉积在巷道顶、帮、底板和物体上的粉尘称为落尘。 2．粉尘性质
(1)粉尘中游离二氧化硅的含量。粉尘中游离二氧化硅的含量是危害人体的决定因素，含量越高，危害越大。游离二氧化硅是引起矽肺病的主要因素。 (2)粉尘的粒度。粉尘粒度是指粉尘颗粒大小的尺度。一般来说，尘粒越小，对人的危害越大。
(3)粉尘的分散度。粉尘的分散度是指粉尘整体组成中各种粒级的尘粒所占的百分比。粉尘组成中，小于5μm的尘粒所占的百分数越大，对人的危害越大。 (4)粉尘的浓度。粉尘的浓度是指单位体积空气中所含浮尘的数量。粉尘浓度越高，对人体危害越大。
(5)粉尘的吸附性。粉尘的吸附能力与粉尘颗粒的表面积有密切关系，分散度越大，表面积也越大，其吸附能力也增强。主要指标有吸湿性、吸毒性。 (6)粉尘的荷电性。粉尘粒子可以带有电荷，其来源是煤岩在粉碎中因摩擦而带电，或与空气中的离子碰撞而带电，尘粒的电荷量取决于尘粒的大小并与温湿度有关，温度升高时荷电量增多，湿度增高时荷电量降低。
(7)煤尘的燃烧和爆炸性。煤尘在空气中达到一定的浓度时，在外界明火的引燃下能发生燃烧和爆炸。 3．矿尘的危害性
矿尘的危害性主要表现在以下4个方面： (1)污染工作场所，危害人体健康，引起职业病； (2)某些矿尘(如煤尘、硫化尘)在一定条件下可以爆炸； (3)加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命； (4)降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。 (二)矿山粉尘防治技术
矿山防尘技术包括风、水、密、净和护等5个方面，并以风、水为主。风就是通风除尘；水是指湿式作业；密是指密闭抽尘；净是净化风流；护是采取个体防护措施。下面分别叙述矿山生产过程中的主要防尘技术。 1．采煤工作面防尘 (1)煤层注水；
(2)合理选择采煤机截割机构； (3)喷雾降尘； (4)采用除尘设备。 2．掘进工作面防尘
(1)炮掘工作面防尘。风动凿岩机或电煤钻打眼是炮掘工作面持续时间长，产尘量高的工序。一般干打眼工序的产尘量占炮掘工作面总产尘量的80％～90％，湿式打眼时占40％～60％。所以，打眼防尘是炮掘工作面防尘的重点。
①打眼防尘。打眼防尘的主要技术有湿式凿岩、干式凿岩捕尘等。
风钻湿式凿岩：这是国内外岩巷掘进行之有效的基本防尘方法。
干式凿岩捕尘：在无法实施湿式作凿岩时，如岩石遇水会膨胀，岩石裂隙发育，实施湿式作业其防尘效果差等情况下，可用于式孔口捕尘器等于式孔口除尘技术。
煤电钻湿式打眼：在煤巷、半煤巷炮掘中，采用煤电钻湿式打眼能获得良好的降尘效果，降尘率可达75％～90％。
②放炮防尘。放炮是炮掘工作面产尘最大的工序，采取的防尘措施主要有以下几种：
水炮泥：这是降低放炮时产尘量最有效的措施。
放炮喷雾：这是简单有效的降尘措施，在放炮时进行喷雾可以降低粉尘浓度和炮烟。
(2)机掘工作面通风除尘。掘进工作面虽然采取了相应的防尘措施，但一些细微的粉尘仍然是悬浮于空气中，尤其是掘进机械化程度的不断提高，产尘强度剧增，机掘工作面的产尘强度就大大高于炮掘工作面，用一般的防尘措施难于控制粉尘，因此国内外研究了通风除尘技术，以便有效控制高浓度尘源。
①通风除尘系统。合理的通风除尘系统是控制工作面悬浮粉尘运动和扩散的必要条件，主要有三种通风系统在国内外使用：长压短抽通风除尘系统、长抽通风除尘系统和长抽短压通风除尘系统。
②通风除尘设备。主要设备有湿式除尘风机、湿式除尘器、袋式除尘器以及配套的抽出式伸缩风筒、附壁风筒等。
③通风工艺的要求。压、抽风筒口相互位置的关系：压抽风量的匹配；局部通风机安装位置；抽出式局部通风机与除尘局部通风机的串联要求。
(3)锚喷支护防尘。锚喷支护技术发展很快，它也是煤矿的主要产尘源之一。锚喷支护的粉尘主要来自打锚杆眼、混合料转运、拌料和上料、喷射混凝土以及喷射机自身等生产工序和设备。 针对这些产尘源，锚喷支护主要采取配制潮料向喷射机上料、双水环加水、加接异径葫芦管、低压近喷、水幕净化和通风除尘等。 3．运输、转载防尘
(1)机械控制自动喷雾降尘装置。该类装置的特点是结构简单、容易制造，使用和维护方便而且降尘效果较好。
(2)电器控制自动喷雾降尘装置。该装置适用于煤矿转载运输系统中不同的尘源，它是靠电器控制实现自动喷雾，有光控、声控、触控、磁控等多种形式。 4．综合防尘措施
综合防尘措施包括湿式钻眼、冲刷井壁巷帮、使用水炮泥、放炮喷雾、装岩(煤)洒水和净化风流等措施。 (三)煤尘爆炸和防、隔爆措施 1．矿山粉尘(煤矿煤尘)爆炸的条件
矿山粉尘(煤矿煤尘)爆炸必须同时具备以下4个条件：粉尘本身具有爆炸性；粉尘悬浮在空气中并达到一定浓度；有足以点燃粉尘的热源；有可供爆炸的助燃剂。
2．煤尘爆炸性评价方法
(1)煤尘爆炸指数。煤尘爆炸指数，也被称作可燃挥发分含量，在煤矿设计时，可作为初步判定煤尘爆炸危险的指标。
(2)煤尘爆炸性鉴定。虽然用煤尘爆炸指数可以判定其爆炸性，但鉴于煤种和煤质的复杂性，爆炸指数只是一个初步判断。还必须按《煤矿安全规程》规定进行煤尘爆炸性鉴定试验。我国标准中规定，采用大管状煤尘爆炸鉴定装置进行试验，并由国家授权单位承担鉴定试验。
