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1、 ISO9001:2000认证企业煤炭科学研究总院重庆研究院 煤矿粉尘防治新技术简介煤炭科学研究总院重庆研究院粉尘研究所2009年4月第一部分 煤矿粉尘测试新技术煤矿粉尘监测技术应当包含三个方面的内容：一是粉尘浓度的监测，二是粉尘粒度分布的监测，三是游离SiO2含量的监测。国内目前对粉尘浓度的监测相对较重视，有长周期粉尘监测技术、短周期粉尘监测技术和粉尘遥测技术。1、长周期粉尘监测技术长周期粉尘监测技术主要是指能够连续监测一个工作班（8小时以上），这对于科学评价接尘人员的接尘强度相对较科学，是应该鼓励推广使用的粉尘监测技术，目前主要有两种仪器设备。1.1 AZF-01型呼吸性粉尘采样器技术特点
2、（1）呼吸性粉尘分离效能完全符合国际标准（BMRC曲线）的一种长周期呼吸性粉尘采样器。（2）仪器机壳采用ABS工程塑料，并作了防潮、防静电处理，减小了仪器重量。（3）粉尘分离装置采用双气泵采样、数显计时，具有气流稳定、负载能力大、工作时间长、操作方便的特点。 主要技术参数（1）采样流量：3.8L/min；（2）采样准确度：10%；（3）连续工作时间：8h；（4）防爆形式：矿用本质安全型，防爆标志：Exib；（5）外形尺寸：310mm125mm125mm；（6）重量：2.5。1.2 CCX2.0型个体粉尘采样器技术特点（1）仪器机壳采用ABS工程塑料、具有防潮、防静电功能；（2）粉尘分离装置采用
3、旋风分离原理、双气泵采样；（3）采用1英寸OLED双色彩屏显示；（4）具有气流稳定、负载能力大、工作时间长、操作方便等特点；（5）能科学地反映接尘人员吸入的呼吸性粉尘质量和不同作业场所粉尘对人体的危害程度。主要技术参数（1）采样流量：2L/min；（2）采样流量稳定性：5%；（3）负载能力：2000Pa；（4）连续工作时间：8h；（5）外形尺寸：138mm89mm45mm；（6）重量：0.5.2.短周期粉尘浓度监测技术短周期粉尘监测技术主要是在指定的监测地点，通过短时间的采样（一般在10min以内）来测试分析空气中的粉尘浓度的方法，该方法由于耗时短，因此广受煤矿现场的欢迎，也是目前国内使用最普
4、遍的一种粉尘监测技术。但由于其采样时间短，受到采样时工作面的工作状况影响较大，其所监测的粉尘浓度数据智能反映监测时间段的平均粉尘浓度，不能科学地评价接尘人员的接尘实际情况，因此尤其缺陷性。目前国内所用仪器主要有两种： 2.1 CCGZ-1000型直读式测尘仪技术特点（1）测量准确度高：该仪器采用独创的流量控制技术和流量积分控制算法，使采样流量更加稳定、测尘数据更加准确，测尘误差在10%；（2）采用了消除人为误差的先进技术：本仪器将粉尘采样与浓度监测两个过程设计在同一装置中进行，避免了采样滤膜在转移过程中粉尘脱落造成的人为误差；（3）粉尘浓度数据可直接上传给计算机，方便数据报表的绘制、存储和打印
5、；（4）具有电池欠压自动关机、性能自检、数据自动保存等功能；（5）可快速在线标定GCG500型粉尘浓度传感器。主要技术参数（1）粉尘浓度测量范围：0.21000mg/m3；（2）采样流量：15L/min；（3）粉尘浓度测量误差：10%；（4）连续工作时间： 120min；（5）防爆型式：矿用本质安全型；防爆标志：Exib；（6）外形尺寸：280185165；（7）重量：4。2.2 AZF-02呼吸性粉尘采样器技术特点（1）该仪器对呼吸性粉尘的分离效能完全符合“BMRC”国际标准曲线的要求，能科学地反映接尘人员吸入的呼吸性粉尘质量；（2）能在粉尘作业环境中进行短时间大流量的呼吸性粉尘和总粉尘采样
6、。主要技术参数（1）采样流量：20L/min；（2）采样准确度：10%；（3）防爆型式：矿用本质安全型,防爆标志：Exib；（4）外形尺寸：310mm125mm125mm；（5）重量：3。3、粉尘遥测技术粉尘遥测技术是利用粉尘浓度传感器，通过煤矿安全监控系统对所监测地点实施连续监测，其监测地点在井下各作业场所，其数据的显示和处理在地面监控系统主机。该技术实现了粉尘浓度的在线监测，能十分科学地评价井下接尘人员的接尘强度。但该技术目前只能监测总粉尘浓度，还不能监测呼吸性粉尘浓度，需要进一步的技术研发。GCG-500型粉尘浓度传感器：技术特点（1） 额定工作电流小，大大减轻了分站电源的负担，并可安装
7、在距分站更远的位置，在额定采样流量的情况下，整机额定工作电流120mA，最大工作电流180mA；（2） 输入电压范围宽，可适用于煤矿井下各种分站，仪器在输入电压1224范围内均能正常工作；（3） 测量精度高：采用分段式控制算法，根据不同的浓度大小自动采用不同的比例系数计算，同时增加了温度补偿功能，提高了测量的精度；（4） 具有自动校准零点功能，并可设置校准零点漂移的时刻；（5） 具有软启动模式的功能，减小了仪器启动时对供电电源的冲击，最大启动电流130mA；（6） 具有在线标定的功能，可用CCGZ-1000型直读式测尘仪在线直接标定；（7） 测量量程可根据需要设定为0500mg/m3或0100
8、0 mg/m3；（8） 可测量瞬时粉尘浓度或平均粉尘浓度，平均粉尘浓度的测量时间可在13600秒范围内任意选择。主要技术参数（1） 总粉尘浓度测量范围：0 mg/m3500 mg/m3或0 mg/m31000 mg/m3；（2） 测量误差： 15%；（3） 输出信号：200Hz1000Hz；1mA5mA；（4） 工作电压：1224(本安电源)；（5） 最大传输距离：1500m；（6） 外形尺寸：265mm200mm190mm；（7） 重量： 10kg。第二部分 煤矿粉尘治理新技术1. 综掘工作面粉尘治理综掘面首先采取深孔注水技术，增加煤体的水分含量，从而减小掘进过程中的产尘量；在掘进过程中采取
9、适当的控尘技术，控制粉尘的无序扩散，将粉尘集中在相对较小的区域内，然后采取高压喷雾和除尘器抽尘净化的方式进行处理，并采用粉尘浓度传感器监测回风流的粉尘浓度，利用该传感器对回风流净化水幕进行控制，当粉尘浓度超标时自动打开喷雾，当粉尘浓度低于标准值时，自动关闭喷雾，从而实现综掘面的高效降尘（可使综掘面粉尘浓度降低到10mg/m3以下）。1.1分段式深孔注水技术煤矿井下掘进工作面采用深孔注水，能有效提高注水压力，增加煤体注水区域的水分含量，软化煤体，降低掘进过程中粉尘产生量；同时具有释放瓦斯，降低煤体中瓦斯含量的作用。技术特点（1）封孔深度更深，可以在应力集中带封孔，有效提高注水压力（可达21MPa
10、）、延长注水时间、增加注水量，使煤体更充分湿润。（2）该封孔器耐压强度高，使用简易，封孔效果好，且可以重复使用，尤其针对高密度瓦斯矿区效果更为明显。（3）分段式注水封孔器能使煤体得到均匀的湿润和增加注水量。主要技术参数：表6 分段式注水封孔器主要技术参数序号名称技术参数FZF-50FZF-801封孔孔径（mm）50802封孔器外径（mm）40703封孔器总长（m）5.57.54分段封孔器数量（根）235单向阀打开压力（MPa）23236额定工作压力（MPa）16217工作状态爆破压力（MPa）24328自由状态膨胀范围（mm）9重量(kg)25601.2综（机）掘工作面涡流控尘及除尘器抽尘净化
11、技术抽尘净化是降低综（机）掘工作面粉尘浓度最有效的方法之一。抽尘净化是利用除尘器运行中在尘源处产生的负压，使含尘空气进入除尘器中净化处理。目前，煤矿井下综掘工作面一般采用长压通风方式，这种通风方式容易在掘进面瘾头形成一个强烈的射流区域，使工作面粉尘加速向迎头以外扩散，导致抽尘净化系统的收尘效率降低，从而使工作面的降尘效果受到较大影响。因此，综（机）掘工作面抽尘净化技术包括工作面涡流控尘技术和除尘器抽尘净化技术两个方面。综（机）掘面长压短抽的通风除尘系统1.2.1综（机）掘工作面涡流控尘技术巷道旋转式出风的涡流风筒涡流控尘的主要作用使控制粉尘在工作面迎头的无序扩散，从而提高收尘系统的收尘效率，一
12、般是通过改变工作面供风风筒出风方向来实现。涡流控尘就是使掘进时产生的粉尘被压在掘进面迎头，而不向外扩散。在除尘器的抽吸作用下，粉尘被收入除尘系统内进行净化处理。1.2.2综（机）掘工作面抽尘除尘技术根据综（机）掘面生产技术条件，为了解决好除尘系统如何与掘进机、转载机、断面大小等生产条件的相互配套，我院成功研制出了KCS系列电动除尘器和CSY系列液动除尘器。KCS系列湿式过滤旋流除尘器是我院最新研制生产的新一代除尘器，除尘采用喷雾过滤拦截、捕尘洗涤粉尘、旋流脱水分离粉尘等原理除尘。CSY系列液动湿式除尘器主要是安装在掘进机机面上与掘进机配套使用，是通过掘进机液压系统富裕的高压油驱动除尘器，通过的
13、喷雾、过滤、捕尘、脱水、分离粉尘后得到洁净风流由排风口排出，从而达到净化含尘风流的目的。1.3.高压喷雾降尘技术一般的掘进机外喷雾是采用掘进机冷却水，喷雾压力不高，雾化效果差，所以降尘效果差。高压外喷雾是利用喷雾泵将水压增到812MPa范围内，利用安装在掘进机截割壁上高压喷嘴喷出水幕覆盖截割头。掘进机截割时，开动喷雾装置，掘进机停止工作时，关闭喷雾装置，通过高压喷雾降尘效率可达70%以上。掘进机高压喷雾降尘技术技术特点：（1）成套性：所有关键设备均由我院最新研究制造，能够充分发挥所有设备的优势，成套性好；（2）稳定性：采用高效水质过滤器过滤煤矿井下防尘用水，其过滤精度可达100m以下，保证降尘
14、器不被堵塞；采用具有高低水位自动保护功能的自动控制水箱，从而保证高压泵站的长期稳定运行，进而保证系统的长期稳定运行；（3）高效性：采用特殊的降尘器，优化喷雾参数，提高雾化效果，保证雾粒密度在108109粒/cm3，水雾初速度在180m/s以上，雾粒平均直径84m，从而保证割煤时降尘效率达80以上；（4）实用性：将高压喷雾器设计为环形结构固定在掘进机炮头附近，并加设防砸保护装置，能使喷出的水雾始终包围掘进机炮头，且能有效防止高压喷雾器被砸坏，保证长期使用。主要技术参数：（1）喷雾压力：8Mpa；（2）喷雾流量：2040L/min；（3）雾化粒径：100m；（4）降尘效率：70%。2炮掘工作面粉尘
15、治理2.1分段式深孔注水技术见第二部分1.1分段式深孔注水技术2.2 炮掘工作面高压喷雾降尘系统炮掘工作面采用高压喷雾降尘，是在放炮前利用高压喷雾泵产生812MPa高压水，并通过高压水管将此高压水输送到固定在掘进面迎头附近的高压喷嘴，由此形成高密度（ 108109粒/cm3）、高速（ 初速度180m/s）的细微水雾粒（雾粒平均直径小于100m)，并将巷道封闭69米。放炮时产生的粉尘和炮烟在经过水雾巷道封闭区时，与水雾粒相互碰撞而凝结并而加速沉降，从而达到高效降低放炮时的粉尘和炮烟。技术特点（1）降尘消烟效果好，放炮后5分钟工作面的粉尘降到10mg/m3以下，并基本消除炮烟的异味；（2）耗水量小，耗水量是一般常规喷雾的1/3；（3）水雾封闭巷道
