除尘添加剂在煤矿综合防尘中的应用效果研究纵峰，李连刚皖北煤电集团祁东煤矿，安徽宿州234000）根据矿井粉尘产生机理和分布规律，判定煤矿粉尘最大来源为综采工作面和综掘工作面；煤矿除采取喷雾、洒水、个体防护等综合防尘措施外，还分别在回采煤层注水水源和综掘机喷雾水源中加入无毒无腐蚀性复配水分子改性剂一除尘添加剂进行防尘，该添加剂能中和液体中固体颗粒磁荷电性，降低水的表面张力，通过在祁东煤矿3245上综采工作面和6i34风巷综掘工作面的应用显示其最高除尘效率达61.1%.实践证明除尘添加剂的成功应用，大大提高了除尘效率。

　　综合防尘；除尘添加剂；煤层注水；除尘效率1矿尘产生机理和分布规律2除尘添加剂的应用1.1矿尘产生机理在煤矿生产过程中，认为矿井尘源主要有2种方式：现场外力增加矿物分子间距，破坏分子引力，形成的矿物分子群与风流的作用，如钻眼作业、炸药爆破、掘进机及采煤机作业、顶板管理等各个环节；固有粉尘颗粒及二次风流的影响，如锚喷作业、矿物的装载机运输等环节。不同工序产生的矿尘粒径、比表面积、分散度、湿润性、荷电性及光学特性各有差异，这些差异隐藏着较大的危害，同时也决定着矿井防尘技术的选择。

　　1.2矿尘分布规律不同矿井由于煤、岩地质条件和物理性质、采掘方法、作业方式、通风状况和机械化程度的不同，矿尘的产生量有很大差异，即使在同一矿井，也因生产环节的不同发生着变化。如祁东煤矿在现有防尘技术措施条件下，各生产环节产生的浮游矿尘比例大致为：采煤（综采）工作面产尘量占50%~80%；综掘工作面产尘量占20%~38%；钻爆法掘进工作面产尘量占12%~20%；锚喷作业点产尘量占8°%~15°%；运输通风巷道产尘量占3°%~ 12%；其它作业点占2%~6%.由此确定祁东煤矿采煤（综采）与综掘工作面为矿尘最大来源。

　　2.1除尘添加剂的性质除尘添加剂是一种旨在中和乳化液及乳化液中的静态和立体电荷，中和液体中盐类固体颗粒的磁负荷，从而降低液体表面和界面张力，使液体（水）得到“改性”而获得强有力的润湿、乳化、去团聚化和梳解的作用，解决了矿尘比表面积大易吸附在空气分子中和因具有荷电性互相排斥导致微尘难降落的难题。其一定浓度溶液对固体颗粒有极强的润湿作用，能增加颗粒与液体之间的粘附力，因此可以使悬浮在空气中的微细粉尘润湿而增加重量，从而被抑制、消除，也可以将空气中漂浮的油基粉尘、液珠、超微粒子与水混合成水性悬浮液，从而达到降尘、清洁空气的目的。为确定除尘添加剂最佳除尘浓度，技术人员在特制模拟巷道中以恒粉尘浓度（全尘浓度恒为100mgm3、呼吸性粉尘浓度恒为20mg/m）进行。测试效果如表1所示。由表1可分析，除尘添加剂浓度在3%.时，除尘效果最佳，用量最经济。

　　粉尘监测点尘流方向模拟巷道除尘添加剂效果。由于浅孔布置在工作面煤层的卸压带内，该区域煤体次生裂隙发育，透水性强，注水压力相对较低，在2MPa时，注水速度可达1.46m3/h，单孔注水量可达2.92m3，满足水量要求，可保证割煤期间煤体的湿润性和添加剂的有效性。

　　全尘呼吸性粉尘地点添加前添加后添加前添加后数据平均数据平均数据平均数据平均（上）风巷除尘效率2.3除尘添加剂在祁东煤矿6i34风巷综掘工作面的应用面采用EBZ-160型160kW综掘机进尺，FBD-6型2x15kW局扇供风，工作面供风量278m12/min.工作面最大煤厚2.0m，平均厚1.6m，块状，内生裂隙发育，巷道规格为4.2mx 2.6m，平均掘进9.1m/d，综掘机平均作业9h/d，接尘人数62人。

　　除尘添加剂的应用及综掘机喷雾工作原理。综掘机作业时，喷雾除尘过程包含2个方面：①捕捉粒径小于0.1Mm的粉尘：由于截割头周围的粉尘浓度比别处高，截割头在转动，使粉尘向外扩散，微细的粉尘粒子与气体分子相撞而发生布朗运动，粒子越细，布朗运动越活跃，扩散作用使粉尘粒子与喷雾液滴相遇并附于液滴，成扩散捕捉；②捕捉粒径大于0.1Mm的粉尘：粒径大于0.1Mm的尘粒，因惯性作用脱离截割产生的风流流线而保持向喷雾雾滴方向运行，当其与水雾粒子发生惯性碰撞时，便附于上面，粉尘粒子着水后被湿润，重量增加，速度减慢而沉降。按上述机理，除尘过程对水的润湿效果要求很高。除尘添加剂正是针对上述机理，增加液体润湿性，使固体颗粒重量增加迅速沉降。在64风巷工作面除尘添加剂主要应用于综掘机喷雾，在水源侧配套除尘添加剂添加装置，如所示，将配制好的除尘添加剂溶液压入水管，输送至综掘机喷雾。

　　综掘机喷雾工作原理及结构如所示。

　　内喷（截割头）系统参数的选择。①射流喷嘴直径：射流喷嘴的直径主要取决于射流水量和压力，常用直径有和1mm，一般选用②射流压力：国内外相关研究结果表明，压力对降尘效果影响极大，压力在8~10MPa时降尘效率达82%，当压力达到20MPa时其效率达92%，大于20MPa时降尘效率增加非常缓慢，这时喷雾系统中的主要元件可靠性大大降低。因此内喷雾的工作压力以36MPa为佳，外喷雾的工作压力以8~20MPa为佳，综合整体因素确定系统主射流压力为16MPa.③射流水量：水量的选择主要依据掘进机的生产能力和截割物吸水量来确定。EBZ-160型综掘机设计的截割硬度7~10，其生产能力和截割物的吸水量较软煤小，因此选3045L/min的水量为宜。

　　根据上述参数核算EBZ-160型综掘机喷雾系统，经试验结果得出，喷雾系统的喷射流量：取11.92；为射流压力，取16MPa.此时，喷雾系统射流能耗功率：除尘添加剂应用效果分析。在其它综合防尘措施不变的情况下，对比综掘机喷雾水源添加除尘添加剂前后综掘机作业时粉尘浓度变化，判断除尘添加剂除尘效果。粉尘浓度取样监测点设在距工作面30m处，数据分析如表3所示。

　　由表3数据显示，6i34风巷综掘机喷雾水源添加除尘添加剂后全尘除尘效率达41.2%，呼吸性粉尘除尘效率达40.5%，建议综掘工作面推广应用。

　　表3综掘机啧雾水源添加除尘添加剂前后粉尘浓度分析总尘/呼吸性粉尘Wmg/m-3）地点加除尘前加除尘后加除尘前加除尘后数据平均数据平均数据平均数据平均风巷总平均值除尘效率3结论通过现场应用研究了除尘添加剂在机械化程度较高的作业场所除尘效果，结果表明除尘添加剂与水共同作用后，可有效控制作业点粉尘浓度，除尘效率最高达61.1%，值得在矿井综合防尘系统推广应用。

　　赵文彬，谭允祯，韩广存，等。锚喷粉尘受力及产尘机理分析。工业安全与环保，2007（9）：21-24张国枢，田水乘，刘泽功，等。通风安全学。徐州：中国矿业大学出版社，2011，290李忠，卢进南，谢苗。EBZ-160A型掘进机高压喷雾系统的设计。煤矿机械，2009（11）：143-145纵峰（1978-），男，助理工程师，本科学历，现在皖北煤电集团祁东煤矿通防科从事“一通三防”工作。

　　1除尘添加剂应用效果分析。在其它综合防尘措施不变的情况下，对比煤层注水添加除尘添加剂前、后工作面作业时粉尘浓度变化，判断除尘添加剂除尘效果。如所示，粉尘浓度取样监测点设在距工作面20m处的风巷内，煤层注水源分别取未经处理的水和融入3%.除尘添加剂处理后的溶液，取样数据如表2所示。

　　（上）工作面煤层注水添加除尘添加剂后全尘除尘效率达61.1%，呼吸性粉尘除尘效率达60.9%，建议采煤工作面推广应用。