矿山粉尘防治

11．1．1 采矿、爆破工程中的预先湿润

煤矿生产中预先对将要开采的煤体实施煤体的预先湿润，隧道及地下巷道施工中将待装运输的破碎岩石洒水预先湿润。 下面主要介绍煤体和破碎物的预先湿润。

煤体的预先湿润，是指煤矿生产中预先对将要开采的煤体注入或灌入液体，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程中煤尘的产尘量。 按照液体进入煤体的方法，可分为煤体注水和煤体灌水。

煤体预先注水的减少粉尘的作用主要有3个：

①煤体内的裂隙中存在着原生粉尘，水进入后，可将原生粉尘湿润并黏结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效消除这一尘源。

②水进入煤体内部，并使之均匀湿润。 当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数坡上面均有水存在，从而消除细粒煤尘的飞扬，预防和减少浮尘的产生。

③水进入煤体后使其塑形增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑形变形，因而减少煤尘的产生量。

根据现场测定，煤体预先湿润的降尘效果一般为50％～90％。

（1）煤体注水

煤体注水是指在采煤前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分。

煤体注水方式有很多种，根据水的加压方式，可分为静压注水和动压注水，静压注水是直接利用水的重力作用将比注水点高的水源的水注入煤体；动压注水是通过注水泵将水加压后注入煤体。 根据煤层钻孔的位置、长度和方向不同，煤体的注水方式又可以分为以下4种方式。

①长孔注水

它是从采煤工作面的运输巷道或回风巷道，沿煤层倾斜方向平行于工作面打上行孔或下行孔向钻孔内注水，钻孔长度一般为30～100m，钻孔间距为10～15m，如图11．1所示。

图11．1 长孔注水方式图

②短孔注水

短孔注水是在采煤工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水，注水长度一般为2～3m，钻孔间距等于工作面日推进速度，如图11．2所示。

图11．2 短孔、深孔注水方式图

③深孔注水和中孔注水

深孔注水和中孔注水与短孔注水有相似之处，也是在采煤工作面垂直于煤壁大钻孔注水，所不同的是，注水长度有差异，深孔注水长度一般为12～25m，钻孔间距为7～15m，等于工作面一周推进的进度，如图11．2所示；中孔注水长度一般为4～6m，等于工作面2～3天推进度，钻孔间距等于注水长度。

④巷道钻孔注水

即由上邻近层煤层的巷道向下煤层打钻孔注水。 巷道钻孔注水采用小流量、长时间的注水方法，湿润效果良好；但打岩石钻孔不经济，而且受条件限制，所以极少采用。

（2）煤体灌水

煤体灌水主要用在分层开采中，它是先将水注入上分层采空区破碎岩石中，水在上分层采空区沿下分层流动后，再慢慢渗入待湿润的下分层煤体中，从而减少煤层开采过程中煤尘的产尘量。 灌水方法有上分层超前钻孔灌水、采后密闭灌水、埋管灌水、水窝灌水等。 上分层超前钻孔灌水是指在下分层巷道向上分层采空区灌水，钻孔间距为5～7m；采后密闭灌水是指上分层开采结束或部分结束后砌密闭墙并接入水管向密闭墙内灌水；埋管灌水是指上分层开采预先在上分层采空区埋水管并接入水管向上分层采空区灌水；水窝灌水是指在上分层的回风巷道开挖深1m、宽2m左右的水窝，供水系统的水先充入水窝，此时水窝的水在上分层采空区沿下分层上沿流动后再慢慢渗入待湿润的下分层煤体中。

11．1．2 湿式作业

湿式作业是向破碎、研磨、筛分等产尘的生产作业点送水，以减少悬浮粉尘的产生。 湿式作业场所较多，下面介绍有代表性的几种。

1．湿式打眼

湿式打眼指的是，在采掘工作面打眼时，将具有一定压力的水通过钻具送入正在钻进的钻孔孔底，湿润并冲洗钻孔中的煤（岩）粉，使煤（岩）粉在钻孔中边成浆液流出，从而大大减少打眼作业时的产尘量。

按湿式打眼的动力分，可分为湿式电钻和湿式风动打眼机具。 按供水方式，湿式打眼机具可分为中心式供水和测试供水两种。 下面介绍两种典型的湿式打眼机具。

①中心供水凿岩机。 这种凿岩机利用压缩空气进行凿岩。 装有气、水联动的注水机构，风、水联动是指凿岩机风路接通以后，水路自动接通。 当凿岩机开动时，压气自动开启水路，水经水针进入钎杆（或称钻杆）中心，再由钎头出来注入眼底，水与尘形成尘浆经钎杆和炮眼壁之间的间隙排出。 当凿岩机停止运转时柄体气室压气消失，弹簧推动注水阀关闭水路，停止注水。

②测试供水湿式煤电钻。 钻头采用人字形硬质合金钻头，在钻头的分叉处到尾部的两侧均刨成深3mm、宽4mm的半圆沟槽，使水能直接到钻头前部，冲洗煤岩尘；钎杆头部为麻花状、后部为六棱式。

供水套由联结轴6和水柜4两个主要部件组成。 联结轴6一端用内螺纹连接着麻花钻杆的钻尾2，以便插入电钻1的钻嘴内，另一端亦用内螺纹与钻杆1连接。 水从水管侧向进入水柜后即从进水眼流入钎杆尾部，经钎杆到钻头前部冲洗煤岩粉。

湿式打眼的降尘效果十分显著，降尘率达到90％以上，湿式打眼可使作业地点空气中的含尘浓度降低到10mg／m3左右。

2．水封爆破与水泡泥

①水封爆破。 水封爆破是指在打好炮眼以后，首先注入一定量的压力水，水沿矿物质节理和裂隙渗透，矿物质被湿润到一定程度后，把炸药填入炮眼，然后插入封孔器，封孔后在具有一定压力的情况下进行爆破。

水封爆破虽能降尘、消烟和消火，但是，当炮眼的水流失过多时，也会造成放空炮，所以对炮眼中水的流失要引起注意。

②水泡泥。 水泡泥就是将装水的塑料袋代替黏土炮泥填入炮眼内，起到爆破封孔的作用。 爆破时塑料袋破裂，水在高温高压下汽化，与尘粒凝结，达到降尘的目的。 水泡泥塑料袋应难燃、无毒、有一定的强度。 水袋封口是关键，目前使用的自动封口塑料水袋装满水后，能将袋口自行封闭。 水泡泥的防尘原理与水封爆破实质上是一致的。 水借助于炸药时产生的压力而压入煤层裂隙。 由于水的压缩很小，水在爆破压力作用下不仅强力渗透到煤层中，而且爆破的热量可使水汽化，其降尘效果更明显。 另外，炸药爆炸时可产生大量的炮烟，炮烟中易溶于水中的有害气体会因遇有水蒸气而减少，从而降低了有害气体的浓度。 实测表明：使用水泡泥其降尘率可达80％，空气中的有害气体可减少37％～46％。 此外，使用水泡泥还容易处理瞎跑。

3．湿式喷射混凝土

湿式喷射混凝土也称湿式喷浆。 是指将一定比例的水泥、沙子、石子，用一定量的水预先搅拌好后，然后将湿料缓缓不断送入喷浆机料斗进行喷浆作业。 由于在混合料中预加水搅拌，水泥水化作用充分，而且水泥被吸附在砂石表面结成大颗粒，使用水泥失去浮游作用，大幅度抑制了粉尘的扩散。 同时预湿的潮料比湿料粘结性小，能保证物料顺利输送，因此，湿式喷浆对间弹、降尘有明显的效果。