煤矿粉尘防治新技术及发展方向煤炭科学研究总院重庆分院李德文王树德摘要简要论述了目前我国煤矿粉尘监测、采掘工作面综合防尘的新技术、新装备，指出了粉尘防治所存在的问题，阐明了煤矿防尘发展方向。

关键词粉尘监测防治新技术发展方向1 引言煤炭作为我国主要的能源之一，到2005年产量达21.9亿吨，国家“十一五”规划未来几年产量将达到25亿吨/年，以适应国民经济增长的需要。

然而，在煤矿生产过程的采、掘、运各个工序都要产生大量粉尘，煤矿粉尘不仅危害从业者身体健康，还严重地威胁着矿井的安全生产。

据卫生部发布消息，2005年卫生部共收到全国新发各类职业病12212例，其中尘肺病病例报告9173例，占75.11％，尘肺病病例死亡966例。

尘肺病新病例主要来自煤炭行业，4477例，占48.80％。

截至2005年，尘肺病累积病例607570例[1]。

在煤矿安全事故方面，每年我国都要发生十几起特大瓦斯煤尘爆炸事故，纯煤尘爆炸事故也时有发生，例如，在2005年11月27日发生在七台河东风煤矿的特大煤尘爆炸事故，使171人遇难，在全国及业界引起巨大振动。

煤矿粉尘造成的这些灾害，已经引起政府高度重视。

许多发达国家对呼吸性粉尘接尘浓度进行监测管理，改进了相应的防尘措施，经过10～20年的努力，已基本控制了尘肺病的发生。

到20世纪90年代英国尘肺的发病率降到1%以下；美国到1993年仅检出477人。

澳大利亚到20世纪90年代已很少发现尘肺患者。

近年来，随着国家对环境保护和劳动卫生标准不断提出了严格要求，煤炭科学研究总院重庆分院针对煤矿粉尘防治技术的薄弱环节加大了研发力度，在除尘设备、降尘装置及成套装备、粉尘检测仪器等取得突破，在粉尘监测方面填补煤矿空白。

使我国煤矿粉尘防治技术在理论和实践方面都取得了长足进步，本文对我国煤矿粉尘防治技术及装备的新进展作简要介绍，并提出进一步发展的方向。

2 粉尘监测的新技术在粉尘检测方面，经过多年的努力在已研制出MD-1型粉尘粒度分析仪，用于满足长周期呼吸性粉尘连续采样的AZF-01型呼吸性粉尘采样器，以及短时测定总粉尘浓度和呼吸性粉尘浓度的AZF-02型呼吸性粉尘采样器，近几年来又研制出 CCGZ-1000型直读式测尘仪，CCX2.0型个体粉尘采样器。

特别是在粉尘浓度连续监测方面取得重大突破，研制了GCG500型粉尘浓度传感器，实现粉尘浓度的实时连续监测，填补了国内空白；使我国煤矿粉尘测量和监测仪器门类齐全，满足了煤矿粉尘各类监测需求。

CCGZ-1000型直读式测尘仪具有以下特点: ①仪器采用β射线吸收原理直接测量粉尘浓度，方便快速，仪器测量误差≤15%。

②采用具有专利技术的采测一体化装置，使采样和粉尘浓度测量在一个装置内进行，避免粉尘脱落而造成的测量误差。

③采用PWM电机调节技术控制采样流量，可保证采样流量稳定在15L/min；同时利用采样保护技术，在粉尘增多到一定的程度，阻力增大，用PWM调节无法保证采样流量达到规定值时，仪器自动停止采样，并自动记录下采样时间，以此时间值计算粉尘浓度。

实现现场快速测定呼吸性粉尘浓度和总粉尘浓度，并直接读数。

在开发过程中，还专门开发出用于粉尘浓度效验的粉尘浓度效验板，不仅能准确效验测尘仪的准确度，而且十分快捷、可靠，这是目前国内任何一家测尘仪所不具备的。

GCG500型粉尘浓度传感器采用光散射原理直接测量总粉尘浓度，测定数据就地显示，同时输出与矿井安全监测监控系统相适应的频率、电流信号(二种信号任选一种)，供监测系统处理，是固定安装在作业场所的监测仪器。

其总粉尘浓度测量范围：0.1～500mg/m3；测量误差≤15%，适用于煤矿及其它粉尘等有爆炸危险性的环境中进行现场连续监测总粉尘浓度。

该设备先后在安徽淮南矿业集团公司、山东淄博矿业集团公司、山西西山矿业集团公司等煤矿企业应用。

3 粉尘治理新进展3.1 综采综防工作面综合防尘新技术和新装备综采综放工作面的主要粉尘来自采煤机割煤、液压支架移架及放煤口放煤等工序。

目前采取以煤层注水、采煤机防尘和液压支架移架喷雾和放煤口喷雾降尘以及回风巷设限自动喷雾的综合防尘措施,来治理综采综放工作面的粉尘污染。

（1）煤层注水煤层注水预湿煤体是降低煤层开采时煤尘产生量最根本、最有效的防尘手段。

我院在煤层注水的钻孔、封孔和注水已形成成套技术及装备。

包括：ZY系列钻机、BFZ-10/1.2（2.4）型矿用注浆封孔泵、BP75/12注水泵、SGS型双功能高压水表、ZF-Ⅲ型煤层注水等量分流器、WM-A/B快速水分测定仪等。

“十五”期间通过利用瓦斯抽放钻孔进行注水研究及煤层可注性研究，为科学合理注水提供可行方案。

（2）采煤机高压喷雾降尘技术及装备采煤机割煤是采煤工作面的最大尘源，根据采煤机割煤产尘特点研究成功的CPC高压喷雾降尘装置（喷雾压力：10 MPa ～15MPa）在我国得到了大面积推广应用。

通过使用测定，使采煤机割煤的总粉尘降尘效率从常规喷雾降尘的50%～70%提高到85%以上，耗水量仅为常规喷雾降尘耗水量的1/3左右。

（3）放煤、液压支架自动喷雾降尘技术放煤、液压支架移架的降尘主要利用放煤控制阀和移架控制阀实现自动喷雾降尘。

近年开发的FPY-2型自动喷雾控制阀，一台阀即可实现放煤和移架过程中喷雾降尘的自动控制，适用水压0.4 MPa～32MPa；水流量15 L/min ～30L/min，结合采用预荷电喷嘴，在放煤、支架移架时，使该支架下风流7m处总粉尘浓度降低74.6%，呼吸尘浓度降低61%。

（4）工作面粉尘浓度超限自动喷雾降尘利用目前国内最先进的GCG500型粉尘浓度传感器,实现连续监测工作面粉尘情况,并利用该系统,结合电磁阀、控制箱,在采煤工作面回风巷设粉尘浓度超限自动喷雾降尘(如图1所示)。

该设备先后在安徽淮南矿业集团公司、山东淄博矿业集团公司、山西西山矿业集团公司等煤矿企业使用，取得了显著的效果。

3.2 掘进工作面综合防尘新技术和新装备（1）炮掘工作面防尘装备：开发出炮掘工作面高压喷雾降尘成套装备，在爆破时实施高压喷雾（喷雾压力：10 MPa ～13MPa）降尘后，可使工作面的粉尘浓度降至10mg/m3以下，并使放炮5分钟后工作面消烟效果显著，炮烟基本消除，粉尘浓度基本达到国家劳动卫生标准的要求。

（2）机掘进工作面综合防尘新技术和新装备：掘进机掘进作业面采用长压短抽的通风除尘方式，在供风风筒出风口连接涡流控尘装置（或附壁风筒）提高除尘器收尘率，形成控尘系统；利用伸到接近截割头的负压风筒与除尘器相连接形成除尘系统，国内外实践表明,该方式使掘进机司机处总粉尘浓度降尘率达90%～95%，呼吸尘浓度降低85%以上。

在该项技术中，只有采取有效的控尘措施,才能保证除尘设备有效收尘，达到高效降低机掘工作面粉尘浓度目的。

上世纪九十我院开发出机掘进工作面以附壁风筒控尘，结合除尘器抽尘净化的综合防尘技术，为煤矿机掘进工作面除、降尘起到良好效果。

随着采掘强度加大，瓦斯涌出量增加，近几年我院成功开发出主动式涡流控尘装置，并根据供风量大小不同开发出系列控尘装置，满足了煤矿不同生产条件需要。

近年来开发出与该项技术配套的系列新型湿式除尘设备，具有除尘效率高（总粉尘除尘效率99%）、脱水效率高（脱水效率98%）、运行可靠。

其主要技术参数如下表。

除尘器主要技术参数型号工作阻力/Pa 工作流量/m3..min-1总粉尘除尘效率/% 脱水效率/% 耗水量/L. min-1配套电机功率/kWKCS-1501000～1250 150 ～ 2 50 99% 98% ≤20 7.5 KCS-2501200～1500 150 ～ 2 50 99% 98% ≤25 18.5 KCS-5001200～1500 350～500 99% 98% ≤25373.3 转载、运输和其它我院通过多年研究和实践，制定出转载和运输环节除、降尘技术措施和装备。

对落差<0.5m的转载点主要采用布置喷嘴喷雾降尘；对落差为0.5m～1.0m的转载点主要采用无动力气流循环除尘装置，该装置用密闭罩将转载点尘源与外界风流场隔离，利用其引射器的内喷雾产生水射流和转载煤下落时的引射作用，使含尘气流在该装置内循环流动，同时，尘粒被水雾粒多次捕集并通过分离排出，达到高效除尘目的（总粉尘除尘效率>96%）；对落差>1.0m的转载点以及翻罐笼、破碎机等主要采用尘源密闭罩将其与外界风流场隔离，利用除尘器抽尘净化。

在喷雾降尘技术方面，利用先进的实验和喷雾参数测试手段，已形成由150多种喷嘴组成的系列化喷嘴。

在喷雾控制方面，研制和更新装置如ZP-1型自动喷雾控制器，可实现皮带输送机输送物料及回转式翻料机翻料时喷雾降尘的自动控制。

DJS1-63RK型光控自动洒水装置，使井下巷道的降尘水幕在有人行走时洒水自动停止，无人行走时洒水自动打开。

4 存在问题及煤矿防尘发展趋势4.1 粉尘监测我国煤矿粉尘监测技术主要在管理标准、监测方法和手段上与发达国家存在差距[2]。

（1）管理标准我国煤炭行业制定有总粉尘浓度和呼吸性粉尘浓度的管理标准，但不是卫生浓度标准。

标准的落后造成了对尘害防治的混乱，与发达国家存在较大差距。

（2）监测方法和手段发达国家对煤矿粉尘监测是以长周期呼吸性粉尘为重点，配置有粉尘浓度传感器，对作业场所的粉尘污染状况进行连续实时监测，能对尘肺病的预防起到指导作用。

我国煤矿粉尘监测主要以短时间间断性测尘为主，不能准确地反映煤矿井下粉尘污染状况。

虽然已研制出长周期呼吸性粉尘采样器和能够进行连续在线监测的粉尘浓度传感器，但由于没有制定相应的法规和标准，而没有得到推广。

此外，国外采用不同原理研制的各种快速测尘仪，如英国的西姆斯林、美国的粉尘雷达、德国的丁达尔及TM型红外线快速测尘仪等，这些测尘仪的测量误差都小于10%，取代了采样器的部分应用领域，使测尘人员的劳动强度大大降低；研制出粉尘浓度连续监测仪，如英国的Simslin系列监测仪（测量误差小于10%）。

所以，我国的同类测尘仪与国外技术仍有差距，有待提高。

（3）粉尘监测技术发展趋势在粉尘监测技术发展中，采取短时间采样测尘与长时间连续监测并重，并逐步向连续监测发展。

4.2 粉尘防治技术存在问题及煤矿防尘发展趋势（1）坚持综合防尘为主，如：正在开发综采工作面采煤机割煤降尘用采煤机随机自动跟踪降尘系统与高压喷雾引射降尘相结合技术及装备。

利用采煤机随机自动跟踪降尘系统实现采煤机行走所到支架处，通过自动控制从采煤机对应支架上向尘源喷雾，使之喷雾降尘效率达到80%，同时，结合采煤机高压喷雾引射降尘，使采煤机截煤降尘效率提高到90%以上。

（2）湿式除尘进一步系列化，在现有基础上进一步提高除尘效率，重点开发超大风量和小风量除尘器。