论泡沫除尘技术在掘进工作面的应用
李宛霞+姜飞帅+廖海涛+刘晨
【摘 要】随着社会经济的快速发展，人们对于生态环保工业的重视程度也在不断加深。在煤炭开采掘进的过程中，会有大量粉尘出现，严重影响了煤矿的生产安全。这种情况下，通过对泡沫除尘技术的有效应用，能够很好地进行粉尘处理，且降尘效率较高，从而有效减少掘进面所产生的粉尘灾害。
【Abstract】With the rapid development of social economy， peoples attention on ecological and environmental protection industry is constantly deepened. And in the process of coal mining excavation， there are a lot of dust， seriously threat the safety production of the coal mine. In this case， through the effective application of foam dedusting technology， we can greatly process the dust， and the dust removal efficiency is good， so we can effectively control the dust disaster caused by the excavation face.
【关键词】泡沫除尘技术；掘进工作面；应用效率
【Keywords】foam dedusting technology； heading face； application efficiency
【中图分类号】TU834.6+3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0144-02
1 引言
在煤炭的开采过程中，特别是机掘工作面属于粉尘产生几率较大的位置。高浓度的粉尘不仅会对矿井作业造成一定的影响，同时也会对工作人员的身体健康产生威胁，因此有效的除尘技术十分重要。泡沫除尘技术作为一种新型的除尘技术，其相对于传统的除尘技术来说，具有高效、耗能少、操作简单的优势，因此，在掘进工作面中得到了有效应用。
2 泡沫除尘技术
泡沫除尘技术和传统的通风除尘、除尘器除尘、喷雾除尘、煤层注水除尘技术之间有着较大的差别，其除尘原理是通过将除尘泡沫覆盖在土地和煤层上，实现高效除尘的一种技术方法。该除尘泡沫是通过水、发泡剂以空气这三种物质的结合，在物理发泡作用下所产生的一种机械泡沫，其和传统的除尘技术相比具有更高的除尘效率，同时其不仅继承了喷雾除尘以及化学除尘技术的技术优势，还具有十分独特且科学的除尘特点。通俗来讲，泡沫除尘技术的优势主要表现在以下几个方面：第一，泡沫除尘技术有着良好的润湿性，由于使用了大量的发泡剂，因此泡沫表面所具有的张力在较短时间内急速降低，保证了泡沫的润湿效果。而其所具有的润湿性，能够使较为干燥的漂浮浮尘的重量得到有效增加，促使其出现沉降的情况，从而完成粉尘的吸收[1]。第二，泡沫本身存在着全面的覆盖性，也就是说，泡沫在空气中得到喷洒的时候，会有大量吸附性泡沫产生，并且实现对于小粒径粉尘的全面覆盖以及包裹，从而提升除尘效率。另外，在将泡沫液向矿井内部的料堆上进行喷洒时，所产生的丰富泡沫体能够在极短的时间内将整个空间中所有的尘源进行全面覆盖，这样也能够在极大程度上降低粉尘的产生量。第三，除尘泡沫还有良好的粘附性，在泡沫喷洒到粉尘空间的上方之后，粉尘就会和泡沫体粘附在一起，此时泡沫的质量又会不断增加，并受重力作用的影响，和泡沫粘附着的粉尘会不断破裂，最终回到地面上，从而实现高效的除尘效果。
3 泡沫除尘的工艺流程
通常清况下，泡沫除尘技术主要使用的水源是井下压水，风源使用的是压风装置。泡沫除尘技术的使用流程主要为：第一，在储液罐中加入发泡剂，这是十分重要的，如果没有发泡剂那么其所有的理论都不成立；第二，需要将清水以及风管和储液罐進行有效结合，并且要使用同一个阀门进行同时控制，在罐中的液体得到充分混合后，就能形成泡沫除尘技术的关键泡沫液；第三，需要使用专用的泡沫分配器，对已经形成的泡沫液进行自主性分配。在分配完成之后，要向需要除尘的位置进行运输，在泡沫由除尘装置的喷头喷出后，就能够实现对于粉尘的清除作用，避免在煤矿开采掘进面出现严重的粉尘污染，从而保证生产进度，保护工作人员的生命健康以及环境清洁。
4 泡沫除尘技术在掘进工作面的现场应用
当前，某矿正在进行开采以及掘进的施工工作，其井田的东西长度为10km，南北宽度为9km，面积为79km2，当前探明的地质储存量为15663.7万吨，工业储量为9670.25万吨，可开采量有4985.46万吨。此矿井在在掘进的过程中出现了大量的粉尘污染，其目前所使用的除尘方式主要为水雾降尘，但是没有得到理想的除尘效果。在将新型的泡沫除尘技术应用于作业过程后，取得了良好的除尘效果[2]。
此次泡沫除尘技术主要在某轨道巷的掘进工作面上进行应用。此巷道最初的设计长度是1500m，服务时间是两年。掘进工作已经进行了2个月的时间，计划在4个月时间内完成。其水平标高是-340m，地面是平原，其巷道的南面以及北面还都未开采，巷道的东侧是井田边界柱线，北面是已经开采的另一条轨道的工作面。
4.1 泡沫降尘系统的安装环节
泡沫降尘系统需要使用水源以及风源，而其水源主要是对掘进工作面降尘之前所使用的高压水，气源则是掘进工作面进行施工时所使用的部分压风。在其安装时，需要在水管以及风管的主管路上通过分支进行划分。在连接过程中，需要使用直径是25mm的高压胶管。如果不想对掘进操作产生影响，则需要将发泡器安装在掘进机的操作台上，这样在其使用过程中，能够将所生成的泡沫通过喷头直接喷洒在掘进机的截齿产尘点上，降低矿尘的发生几率，避免出现粉尘扩散的现象。
4.2 泡沫喷头的工艺设计
要保证喷洒出的泡沫能够实现高效除尘的根本目的，在进行除尘系统的安装过程中，需要重视其喷头的布置形式。由于此矿区使用的是横轴式的掘进机，其在掘进工作面中，产生矿尘的主要区域是掘进机的截齿处，因此，对于泡沫喷头的安装，需要布置其在切割滚筒的四周，特别是上部和下部产生筒，即需要在切割滚筒的上下布置四个喷头，两侧则需要垂直布置1个喷头即可。
4.3 除尘效果
通过记录对比发现，在使用泡沫除尘技术之前，此矿井的掘进巷道出现了严重的粉尘灾害，能见度极低，其掘进工作面基本无法看到。而在充分地应用泡沫除尘技术之后，其巷道内的粉尘明显消失，且能见度也提升了许多。并且由于此矿之前所使用的水雾除尘技术，对水资源的需求极大，耗水量极大，产生了一定程度的水资源浪费情况。而在对泡沫除尘技术进行应用之后，不仅除尘效果优异，而且耗水量也得到了有效降低，极大地减轻了矿井的供水压力。
并且通过一定的数据表明，泡沫具有更好的除尘效果，其除尘效率高达85%以上，比水雾降尘的效果更好。并且使用泡沫除尘技术还能够对呼吸性粉尘进行有效去除。将泡沫除尘技术有效地应用于掘进工作面，不仅极大程度地避免了井下掘进工作中出现大量粉尘的现象，还能够保证井下工作的安全性，也保护了工作人员的身心健康。
5 结语
综上所述，在煤炭开采作业中，关于掘进工作面的除尘情况，泡沫除尘技术具有以下几点优势：首先，通过对扬尘的有效清除，保证了掘进机司机的视线清晰度，保证了工作效率的提升。同时将整套的泡沫抑塵装置在综掘机上安装完成后，其能够随着综掘机的行走而走动，极大程度地降低了搬运强度。同时泡沫在煤块上覆盖后，瓦斯的放散速度也能够减缓和降低，工作面的瓦斯浓度也得到了有效降低。虽然泡沫除尘技术具有以上的优势，但是还需要对其进行深入研究，使其在设备以及发泡剂等方面得到优化和进步，在促使除尘效率提升的同时，降低投入成本，并使其能够适应各种极为复杂的作业环境。
【参考文献】
【1】刘刚，昃玺，张仁贵. 综掘工作面除尘技术研究与应用[J]. 工业安全与环保，2012（02）：16-18.
【2】孟金伟. 新型泡沫除尘技术在掘进工作面的应用[J]. 科技风，2015（23）：131.
【摘 要】随着社会经济的快速发展，人们对于生态环保工业的重视程度也在不断加深。在煤炭开采掘进的过程中，会有大量粉尘出现，严重影响了煤矿的生产安全。这种情况下，通过对泡沫除尘技术的有效应用，能够很好地进行粉尘处理，且降尘效率较高，从而有效减少掘进面所产生的粉尘灾害。
【Abstract】With the rapid development of social economy， peoples attention on ecological and environmental protection industry is constantly deepened. And in the process of coal mining excavation， there are a lot of dust， seriously threat the safety production of the coal mine. In this case， through the effective application of foam dedusting technology， we can greatly process the dust， and the dust removal efficiency is good， so we can effectively control the dust disaster caused by the excavation face.
【关键词】泡沫除尘技术；掘进工作面；应用效率
【Keywords】foam dedusting technology； heading face； application efficiency
【中图分类号】TU834.6+3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0144-02
1 引言
在煤炭的开采过程中，特别是机掘工作面属于粉尘产生几率较大的位置。高浓度的粉尘不仅会对矿井作业造成一定的影响，同时也会对工作人员的身体健康产生威胁，因此有效的除尘技术十分重要。泡沫除尘技术作为一种新型的除尘技术，其相对于传统的除尘技术来说，具有高效、耗能少、操作简单的优势，因此，在掘进工作面中得到了有效应用。
2 泡沫除尘技术
泡沫除尘技术和传统的通风除尘、除尘器除尘、喷雾除尘、煤层注水除尘技术之间有着较大的差别，其除尘原理是通过将除尘泡沫覆盖在土地和煤层上，实现高效除尘的一种技术方法。该除尘泡沫是通过水、发泡剂以空气这三种物质的结合，在物理发泡作用下所产生的一种机械泡沫，其和传统的除尘技术相比具有更高的除尘效率，同时其不仅继承了喷雾除尘以及化学除尘技术的技术优势，还具有十分独特且科学的除尘特点。通俗来讲，泡沫除尘技术的优势主要表现在以下几个方面：第一，泡沫除尘技术有着良好的润湿性，由于使用了大量的发泡剂，因此泡沫表面所具有的张力在较短时间内急速降低，保证了泡沫的润湿效果。而其所具有的润湿性，能够使较为干燥的漂浮浮尘的重量得到有效增加，促使其出现沉降的情况，从而完成粉尘的吸收[1]。第二，泡沫本身存在着全面的覆盖性，也就是说，泡沫在空气中得到喷洒的时候，会有大量吸附性泡沫产生，并且实现对于小粒径粉尘的全面覆盖以及包裹，从而提升除尘效率。另外，在将泡沫液向矿井内部的料堆上进行喷洒时，所产生的丰富泡沫体能够在极短的时间内将整个空间中所有的尘源进行全面覆盖，这样也能够在极大程度上降低粉尘的产生量。第三，除尘泡沫还有良好的粘附性，在泡沫喷洒到粉尘空间的上方之后，粉尘就会和泡沫体粘附在一起，此时泡沫的质量又会不断增加，并受重力作用的影响，和泡沫粘附着的粉尘会不断破裂，最终回到地面上，从而实现高效的除尘效果。
3 泡沫除尘的工艺流程
通常清况下，泡沫除尘技术主要使用的水源是井下压水，风源使用的是压风装置。泡沫除尘技术的使用流程主要为：第一，在储液罐中加入发泡剂，这是十分重要的，如果没有发泡剂那么其所有的理论都不成立；第二，需要将清水以及风管和储液罐進行有效结合，并且要使用同一个阀门进行同时控制，在罐中的液体得到充分混合后，就能形成泡沫除尘技术的关键泡沫液；第三，需要使用专用的泡沫分配器，对已经形成的泡沫液进行自主性分配。在分配完成之后，要向需要除尘的位置进行运输，在泡沫由除尘装置的喷头喷出后，就能够实现对于粉尘的清除作用，避免在煤矿开采掘进面出现严重的粉尘污染，从而保证生产进度，保护工作人员的生命健康以及环境清洁。
4 泡沫除尘技术在掘进工作面的现场应用
当前，某矿正在进行开采以及掘进的施工工作，其井田的东西长度为10km，南北宽度为9km，面积为79km2，当前探明的地质储存量为15663.7万吨，工业储量为9670.25万吨，可开采量有4985.46万吨。此矿井在在掘进的过程中出现了大量的粉尘污染，其目前所使用的除尘方式主要为水雾降尘，但是没有得到理想的除尘效果。在将新型的泡沫除尘技术应用于作业过程后，取得了良好的除尘效果[2]。
此次泡沫除尘技术主要在某轨道巷的掘进工作面上进行应用。此巷道最初的设计长度是1500m，服务时间是两年。掘进工作已经进行了2个月的时间，计划在4个月时间内完成。其水平标高是-340m，地面是平原，其巷道的南面以及北面还都未开采，巷道的东侧是井田边界柱线，北面是已经开采的另一条轨道的工作面。
4.1 泡沫降尘系统的安装环节
泡沫降尘系统需要使用水源以及风源，而其水源主要是对掘进工作面降尘之前所使用的高压水，气源则是掘进工作面进行施工时所使用的部分压风。在其安装时，需要在水管以及风管的主管路上通过分支进行划分。在连接过程中，需要使用直径是25mm的高压胶管。如果不想对掘进操作产生影响，则需要将发泡器安装在掘进机的操作台上，这样在其使用过程中，能够将所生成的泡沫通过喷头直接喷洒在掘进机的截齿产尘点上，降低矿尘的发生几率，避免出现粉尘扩散的现象。
4.2 泡沫喷头的工艺设计
要保证喷洒出的泡沫能够实现高效除尘的根本目的，在进行除尘系统的安装过程中，需要重视其喷头的布置形式。由于此矿区使用的是横轴式的掘进机，其在掘进工作面中，产生矿尘的主要区域是掘进机的截齿处，因此，对于泡沫喷头的安装，需要布置其在切割滚筒的四周，特别是上部和下部产生筒，即需要在切割滚筒的上下布置四个喷头，两侧则需要垂直布置1个喷头即可。
4.3 除尘效果
通过记录对比发现，在使用泡沫除尘技术之前，此矿井的掘进巷道出现了严重的粉尘灾害，能见度极低，其掘进工作面基本无法看到。而在充分地应用泡沫除尘技术之后，其巷道内的粉尘明显消失，且能见度也提升了许多。并且由于此矿之前所使用的水雾除尘技术，对水资源的需求极大，耗水量极大，产生了一定程度的水资源浪费情况。而在对泡沫除尘技术进行应用之后，不仅除尘效果优异，而且耗水量也得到了有效降低，极大地减轻了矿井的供水压力。
并且通过一定的数据表明，泡沫具有更好的除尘效果，其除尘效率高达85%以上，比水雾降尘的效果更好。并且使用泡沫除尘技术还能够对呼吸性粉尘进行有效去除。将泡沫除尘技术有效地应用于掘进工作面，不仅极大程度地避免了井下掘进工作中出现大量粉尘的现象，还能够保证井下工作的安全性，也保护了工作人员的身心健康。
5 结语
综上所述，在煤炭开采作业中，关于掘进工作面的除尘情况，泡沫除尘技术具有以下几点优势：首先，通过对扬尘的有效清除，保证了掘进机司机的视线清晰度，保证了工作效率的提升。同时将整套的泡沫抑塵装置在综掘机上安装完成后，其能够随着综掘机的行走而走动，极大程度地降低了搬运强度。同时泡沫在煤块上覆盖后，瓦斯的放散速度也能够减缓和降低，工作面的瓦斯浓度也得到了有效降低。虽然泡沫除尘技术具有以上的优势，但是还需要对其进行深入研究，使其在设备以及发泡剂等方面得到优化和进步，在促使除尘效率提升的同时，降低投入成本，并使其能够适应各种极为复杂的作业环境。
【参考文献】
【1】刘刚，昃玺，张仁贵. 综掘工作面除尘技术研究与应用[J]. 工业安全与环保，2012（02）：16-18.
【2】孟金伟. 新型泡沫除尘技术在掘进工作面的应用[J]. 科技风，2015（23）：131.
