1、礦井粉塵防治新技術(shù)中 國(guó) 礦 業(yè) 大 學(xué)二一二年三月中國(guó)礦業(yè)大學(xué)周福寶 教授主要內(nèi)容一、泡沫抑塵技術(shù)二、潤(rùn)濕劑噴霧降塵技術(shù)三、柔性附壁風(fēng)筒輔助降塵技術(shù) 截留機(jī)理認(rèn)為,粒子有大小而無(wú)質(zhì)量或粒徑小于5m時(shí)，不同大小的粒子都跟著氣體的流線而流動(dòng)。如圖所示，當(dāng)流動(dòng)的氣體對(duì)著泡沫流動(dòng)時(shí)，氣流將在泡沫的上游折轉(zhuǎn)而繞泡沫流過(guò)。如果在某一流線上的粒子中心正好使dp/2 能接觸到泡沫，則該粒子被截留。截留效應(yīng)慣性碰撞效應(yīng) 在慣性碰撞中，粒子沿流線運(yùn)動(dòng)繞流時(shí),由于慣性作用而偏離流線,與泡沫相撞而被捕集,如圖中虛線所示。一、泡沫抑塵技術(shù) 泡沫降塵原理黏附效應(yīng) 泡沫外表面具有黏附粉塵的功能,其捕塵機(jī)理如圖所示。當(dāng)具有

2、一定速度的泡沫向粉塵運(yùn)動(dòng),粉塵經(jīng)過(guò)碰撞、截留和擴(kuò)散等一系列作用后到達(dá)泡沫表面,被泡沫所黏附。擴(kuò)散效應(yīng) 微細(xì)塵粒(dp試劑4(55.7)試劑1(45.1)試劑3(39.5)試劑2(25.4)。試劑2的接觸角最小，實(shí)驗(yàn)的潤(rùn)濕性能最好，試劑4的接觸角最大，單獨(dú)使用潤(rùn)濕效果不佳。表面活性劑復(fù)配后產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)和增效作用，有時(shí)能出現(xiàn)單一表面活性劑所沒(méi)有的功能。煤塵沉降實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，并且比較能說(shuō)明溶液對(duì)煤塵潤(rùn)濕能力的強(qiáng)弱，對(duì)表面活性劑復(fù)配后的溶液進(jìn)行煤塵沉降實(shí)驗(yàn)，煤塵沉降時(shí)間越短，除塵效果越好。 單體表面活性劑和助劑的復(fù)配試劑名稱試劑濃度（%）Na2SO4（g）加Na2SO4平均沉降時(shí)間（s）單體平均沉降時(shí)

3、間（s）沉降時(shí)間降低百分比（%）試劑10.40.54658.621.5試劑20.40.510.514.226.1試劑30.40.520.120.62.4試劑40.40.567.3681.1表面活性劑加入助劑N2SO4后煤塵沉降變化 向試劑1和試劑2中分別加入無(wú)水N2SO4后，平均沉降時(shí)間比單體平均沉降時(shí)間分別下降了21.5%和26.1%，下降幅度比較大，復(fù)配效果明顯。 二、潤(rùn)濕劑噴霧降塵技術(shù)潤(rùn)濕劑的復(fù)配實(shí)驗(yàn)試劑名稱試劑濃度（%）NaCl（g）加NaCl平均沉降時(shí)間（s）單體平均沉降時(shí)間（s）沉降時(shí)間降低百分比（%）試劑10.40.55658.64.4試劑20.40.513.614.24.2試劑

4、30.40.520.420.61.0試劑40.40.567.8680.3表面活性劑加入助劑NCl后煤塵沉降變化 表面活性劑兩兩復(fù)配表面活性劑兩兩復(fù)配后，復(fù)配協(xié)調(diào)效果不明顯。表面活性劑加入助劑NCl后，復(fù)配協(xié)調(diào)效果不明顯。單體表面活性劑和助劑的復(fù)配二、潤(rùn)濕劑噴霧降塵技術(shù)注：試驗(yàn)時(shí)試劑2做成100ml的溶液，助劑1和助劑2加入溶液中兌成混合溶液配方。 水平因素試劑2（g）助劑1（g）助劑2（g）10.10.20.120.30.40.230.50.60.3 正交設(shè)計(jì)因素表 試驗(yàn)號(hào)因素煤塵平均沉降時(shí)間（s）試劑2（g）助劑1(g)助劑2(g)10.10.20.138.620.10.40.222.330

5、.10.60.324.740.30.20.215.650.30.40.39.860.30.60.110.670.50.20.317.180.50.40.113.590.50.60.214.9正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)果 以除塵劑除塵效果為研究對(duì)象，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)試驗(yàn)，通過(guò)直觀分析和方差分析尋確定影響配方除塵效果的顯著因子，最后找到除塵劑的最佳配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)。選取四個(gè)因素三個(gè)水平的正交表L9(34) 二、潤(rùn)濕劑噴霧降塵技術(shù)潤(rùn)濕劑配方的正交實(shí)驗(yàn)影響因素直觀分析表 指標(biāo)綜合平均值因素試劑2（g）助劑1(g)助劑2(g)煤塵平均沉降時(shí)間K157.0647.5441.80K224.0030.4033

6、.34K330.3433.4635.86k128.5323.7720.90k212.0015.2016.67k315.1716.7317.93R16.538.574.43通過(guò)直觀分析方法，利用正交試驗(yàn)所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算Ki、ki和R .評(píng)價(jià)指標(biāo)與試驗(yàn)因素影響趨勢(shì)圖 試驗(yàn)結(jié)果：在試劑2為0.3g，助劑1為0.4g，助劑2為0.2g時(shí)，煤塵平均沉降時(shí)間應(yīng)為最小，除塵劑配方的除塵效率最好 。二、潤(rùn)濕劑噴霧降塵技術(shù)試驗(yàn)結(jié)果分析 葛泉礦掘進(jìn)工作面粉塵治理原狀葛泉礦煤質(zhì)堅(jiān)硬，硬度系數(shù)為13，機(jī)械化開(kāi)采程度高，開(kāi)采強(qiáng)度大，煤塵親水性差，產(chǎn)塵量極大。 概況 11912掘進(jìn)工作面防塵措施 防治粉塵效果產(chǎn)塵量

7、較大，平均全塵粉塵濃度達(dá)到600 mg/m3以上，工作面10m范圍內(nèi)能見(jiàn)度不到2m。噴霧降塵與除塵風(fēng)機(jī)相結(jié)合的除塵方式。二、潤(rùn)濕劑噴霧降塵技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 潤(rùn)濕劑噴霧降塵技術(shù)降塵效果示意圖使用潤(rùn)濕劑噴霧降塵技術(shù)時(shí)，平均全塵粉塵濃度由631.2 mg/m3降到了88.5 mg/m3，全塵平均降塵效率為85.98% 。潤(rùn)濕劑噴霧降塵技術(shù)在葛泉礦11912綜掘工作面現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，有效地治理了11912綜掘進(jìn)工作面粉塵災(zāi)害，改善了工人作業(yè)環(huán)境。 二、潤(rùn)濕劑噴霧降塵技術(shù)應(yīng)用效果分析4A3125A76365A - A1-筒體；2-條狀導(dǎo)風(fēng)筒；3-掛鉤；4-錐狀出風(fēng)筒；5-出風(fēng)口； 6-筒壁出風(fēng)口；7-風(fēng)筒變徑。

8、柔性附壁風(fēng)筒結(jié)構(gòu)示意圖柔性附壁風(fēng)筒包括柔性筒體，掛鉤，柔性筒體兩側(cè)壁上設(shè)有柔性條狀導(dǎo)風(fēng)管，柔性條狀導(dǎo)風(fēng)管沿柔性筒體成螺旋線型布置，一端與柔性筒體的筒壁相連、貫通，另一端則是柔性條狀導(dǎo)風(fēng)管的出風(fēng)口，沿螺旋線方向向前開(kāi)啟；筒體前端安裝錐狀風(fēng)筒。整個(gè)柔性附壁風(fēng)筒由阻燃、抗靜電材料制成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝拆卸，可對(duì)風(fēng)流進(jìn)行自然導(dǎo)向、分配，安全可靠，持久耐用，風(fēng)筒長(zhǎng)度小，可折疊，攜帶方便，適用于煤礦井下采用壓入式通風(fēng)系統(tǒng)。其具體制作尺寸需根據(jù)應(yīng)用地點(diǎn)的實(shí)際情況確定。三、柔性附壁風(fēng)筒輔助降塵技術(shù)簡(jiǎn)介由于條狀導(dǎo)風(fēng)筒的存在，降低了附壁風(fēng)筒末端出風(fēng)口處的風(fēng)速，減緩了掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的粉塵向巷道后方擴(kuò)散的速度，使得大

9、量的粉塵在掘進(jìn)機(jī)司機(jī)前方積聚。從附壁風(fēng)筒條狀導(dǎo)風(fēng)管出來(lái)的風(fēng)流沿巷道壁形成具有一定動(dòng)能的螺旋狀風(fēng)流，產(chǎn)生良好的附壁效應(yīng)，抑制粉塵飛揚(yáng)。 柔性附壁風(fēng)筒附壁效應(yīng)示意圖當(dāng)該風(fēng)筒配合潤(rùn)濕劑噴霧除塵系統(tǒng)使用時(shí)，這種有效地封閉粉塵、防止粉塵向外擴(kuò)散的空氣帷幕，就為含有潤(rùn)濕劑的噴霧與粉塵相互接觸提供了充足的時(shí)間，增加了噴霧潤(rùn)濕粉塵的幾率，可有效地提高潤(rùn)濕噴霧除塵系統(tǒng)的除塵效率。這樣就大大地提高了綜掘工作面的降塵效率，改善了掘進(jìn)工作面作業(yè)環(huán)境。三、柔性附壁風(fēng)筒輔助降塵技術(shù)工作原理LcLy掘進(jìn)巷道污風(fēng)新風(fēng)壓入式風(fēng)機(jī)壓入風(fēng)筒除塵風(fēng)機(jī)骨架式風(fēng)筒附壁風(fēng)筒 柔性附壁風(fēng)筒現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用示意圖當(dāng)該風(fēng)筒配合除塵風(fēng)機(jī)使用時(shí)，這股螺旋狀

10、風(fēng)流的動(dòng)能就會(huì)在除塵風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口吸入含塵空氣產(chǎn)生的軸向速度的共同作用下大大增加，從而可在掘進(jìn)機(jī)司機(jī)工作區(qū)前方建立起可阻擋粉塵向外擴(kuò)散的空氣帷幕。 這樣有效地封閉了掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的粉塵，防止粉塵向外擴(kuò)散，同時(shí)通過(guò)除塵風(fēng)機(jī)的集塵風(fēng)筒插入空氣帷幕內(nèi)，可將含塵風(fēng)流吸入除塵器中加以凈化，從而為井下掘進(jìn)機(jī)司機(jī)提供清潔的空氣環(huán)境。 三、柔性附壁風(fēng)筒輔助降塵技術(shù)工作原理 葛泉礦掘進(jìn)工作面粉塵治理原狀葛泉礦煤質(zhì)堅(jiān)硬，硬度系數(shù)為13，機(jī)械化開(kāi)采程度高，開(kāi)采強(qiáng)度大，煤塵親水性差，產(chǎn)塵量極大。 概況 11912掘進(jìn)工作面防塵措施 防治粉塵效果產(chǎn)塵量較大，平均全塵粉塵濃度達(dá)到600 mg/m3以上，工作面10m范圍內(nèi)能見(jiàn)度不到2m。噴霧降塵與除塵風(fēng)機(jī)相結(jié)合的除塵方式。三、柔性附壁風(fēng)筒輔助降塵技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用柔性附壁風(fēng)筒與潤(rùn)濕劑噴霧系統(tǒng)配合使用時(shí)，平均全塵粉塵濃度由100.4 mg/m3降到了88.5 mg/m3，使?jié)櫇駝﹪婌F的全塵平均降