地质刻槽防尘新法.pdf

敞 毫 譬 集 地质刻槽防尘新法 安全环 保研究 院余新 明 髫 要 I本文介軎 丑 了 在地磺 4 槽中． 利用湿式纤维栅I 豪 尘器进行就地净化循环通风防尘所取得的教 一 、概述 金属矿 山通常采用手锤钎 裹 0 槽 进行地质 采祥 以下简称地质刻槽。这种地质 刻槽 一 般为干式作 业 。具有产尘强 度太 、工作 面f 粉尘 浓度高，而且移动频繁、不 易采 取 防尘 措施，作业工人距产尘点近等特点。因此， 地质 刻槽 工作 是矿山粉尘怠害最严 重的 工种 之一 。搞好地质刻槽的 防尘 工作 ，对 于改善 作业 条件，提 高矿井粉尘 合格率和工人健康 水平 至关 重要 。 6 O 年代初在地质 刻槽 防尘方 面采 用过干 式收尘 和湿式降尘两种方法 。干式收尘是 以 压缩空气为动力，使捕尘桶内的引射器造成 负压，从而 由钎 头的吸尘 孔将粉尘抽吸到捕 尘桶内，经捅内的滤袋将 粉尘捕集 ， 以达到 除尘 的 目的。湿式降尘的实质 是，供水管 中 的高压水通过一段细橡皮管到达导 水钎头， 由钎 头两侧 孔喷 向槽 淘抑制粉尘扩散 ，以达 到 降尘 的 目的。湿式 虽 比干法 简单 易行 ，但 高 压水 喷洒 在槽沟上 反弹 的泥 浆，弄脏 作业 工人的农服和影响作业人 员的视力。上 述两 种方法。无论是干式还是湿法，都 需有 引风 管或 水管与钎头相联，即钎头上拖着一 条长 长的 尾巴 ，给作 业工人带来许多不便， ‘ 加之刻槽 工作 面经 常变动 ，就更是麻烦，所 以，这两 种方法均 未得 到推 广应 用。 我们在地质刻 槽中利用湿式纤维 栅院尘 器进行 了就地净化循环 通风 防尘的研 究试验 有 色矿 山一 l 9 9 1 ． 6 工作 ，取得 了比较 明显的 降尘 效果 。 二、 湿式纤维栅除尘器简介 1 ． 除尘器 结构与除尘机理 湿式纤维栅除尘器 是一种新近发明的。 除尘机理和结构新颖、独特的高效除尘器。 它由粉尘发生惯性碰 撞、湿 润、凝并 等作 用 的喷雾 系统 和金属纤维栅嵌板为前置装置 ， 与起粉尘 、风水 分离作 用的轴流式旋风器作 后置装置组 合而成 的多机 理除尘器 图 l是 该 除尘 器的 结梅示意图。 2鹅 Z 3 4 5 6 2 圈1 S XW- 一 Y1 5 0 0 型 除尘器示意图 l 一 古，尘风 赢 ；2 一 圆孤 形枭赢 器 ；3 一 wA 0 引射 器 4 钎 维 橱嵌扳 ；5 一直流 旋 风分 离器 }6 一 脱 水 茼 {7 一 净 化后 的风流 8 一 排污 橹 ；9 一 } 水 管 除尘 器的金属纤维栅嵌板是 由若 干根平 行排列的微细 不锈 钢丝组成 ，在 1 6 m／ s 左 右 风速 的作 用下能产生 频率约 J o o Hz 的 高 频振 动，在 喷雾的 条件下， 逮种振动加剧 了粉尘 与雾牲之闻、粉尘颗粒 之阐 、粉尘颗粒与纤 维之间的碰撞作用，使风流运 动更加紊乱， 进而使 粉尘更柏’ 教地湿 涮，凝 并、增蓐，除 嫠 ～质 一地 蒜 萍 u n 维普资讯 提高了纤维栅嵌板本身捕集粉尘能力外，尤 为重要的是为岳置旋风分离器捕集粉尘创造 了极其 有 利的条 件，表现为对呼 吸性 粉尘 的 陆尘效 率明显提 高。同时 ，由于纤维 的高 频 振动，避 免 了粉尘堵塞 现象。 地质刻槽净 化用的是带 压缩空气引射器 的湿式纤维栅 除生器 。S XW-- Y1 5 0 0 这种型 号的除尘器是 以压气 为动力， 不需风 机，其 优点是 重量轻， 移动 灵活 、方便 ，能较好 地 适应地质 刻槽的 需要。 2 ． s xwY1 5 0 0型 赊 尘器的技术性 能 指 标 技术性 能指标。 旋风器 内径 。 【 8 0 0 1 1 1 1 ； 旋且器导椎叶片出口角。4 5 ‘ J 嵌板有效面积 。1 8 0 【 8 0 ram0 嵌担块数。2 块 引射嚣型 号 。w A一 9 o ， 引射器所需压气的压力 o． 2 9 5 0 ． 4 9 MP a ； 引射器压气精耗量。1 ． 6 ～2 ． 3 m 0 ／r a i aI 除尘器的处理凤量E 9 1 6 1 5 0 0 m3 ／h 0 ． 4 mS ／5 除尘罱阻力5 9 I ～1 l 3 2 P a ． 耗水量。9 0 ～1 3 o l ／h 对呼啦性粉尘的除尘效率 9 0 9 8 哺； 最大外型尺寸 。9 2 0 x2 1 B x 2 1 8 mmj } 除尘器 总重量 。1 5 kg ． 三、 地质 刻槽 防尘 1 ． 附壁射 流夏循 环净 化法的应用分析 该矿地质 刻槽具 有作业 点经常变动，多 为独头巷道 内作 业， 不易形成 贯穿 风流等特 点 。如 果采 用普 遍的通风 排尘 方法 ，所 需风 量太 ，能耗大， 通风 系统安装 、拆 卸、运搬 频繁，工作 量大 ，为 了解 决上 述问题 ， 我们 采用了工作 面就地净化循环通风法 。这种方 法是在不 供给外来新风 的情况下，将 净化设 备 安装在 工作 面附近。工作 面附近 区域的含 尘风 流经净化器净化后再送 至作业 面重复使 用。 同时， 为了在 不增大除尘器处理风量 的 情 扰 F，提 高作 业 工人呼吸带 的空气质量， 一 2 一 将S XW--Y 1 5 0 0 型湿式纤维栅除尘器安装在 靠 近作 业 工人一捌 呼吸带高度上 ，形成一 附 壁射流。根据射流理论，这种附壁射流利用 风流的附壁效应，将经除尘器净化后的洁净 风 流沿 巷道 壁进 至作业 点，使刻槽工人处于 净化后 的射 流有效 区域 内作业 ， 以达到低风 量 高效果 的 目的 。图 2是 除尘 器的安装布置 图。 圈2温式纤维播除坐器布置田 【 一地质封槽工 f ] 。2 一洁净风流 3 一s xw Y1 5 0 0 除 尘器 ‘4 一台尘 且赢 ，5 一 中段 运输平 巷 ， B 一割槽柞监穿脉，L一附壁射帐有效作用长度 1 附壁 射流 的有效作 用长 度L因 为巷道为 独头的，不能形成贯穿风 流。射 流 由除尘器出 口射出后， 运动一段距离，风流 发生反射，形成反向流。上述逮段距离即为 附壁射 流的有效作用 长度 即L 。刻 槽 工 人在 这 一范围内作业 ，能够得到洁净 空气 。 根 据反 转射 流理论，该矿 有效作 用范围长度 用下式计算 L0． 5Lk C l ] 1 0． 8 m d 式 中Lk巷道宽度，2 ． 5 m a 射流紊动系数，a 0 ． 0 6 6 即地 质刻槽工处 于 自除尘器出 口算起，1 0 ． 8 m远范围的作 业为宜。如果超出这一范 围。 就应移动除尘器。实际上，由于射流的引射 作坩 ，在射 流运动沿途均有不 同量的侧面较 污浊的空气掺入， 距除尘器越远，混入的污 浊空气就越 多。 2 原始 率底 浓度 的影响根据 有关理论推导 ，采捐就地 j争化循环 通风 方法 有 色矿 -- 1 9 9 1 ． 6 维普资讯 时，工作 面的粉尘 浓度与 除尘器的效率、处 理风量和本底 浓度的关 系为 c c c 。一 ] e-k l 即工作段 的粉尘浓 度为稳 定浓度项c w G 与变 化浓度项 c bc c 。 一l k ] k t O -- Q t 的迭加 。在 除尘器工作足够 长时 闭后 ，变化 浓瞠项 C 一0，工作段 浓 度 稳 定浓 度。 率文 取 变 化 浓 度 项 小 到 开 始 使 的 Ot o ． o o o o 1 ， 即e 一 o ． 0 0 0 0 1 ，就认 为 达到 了稳 定 浓 度 。这 样，根 据 e 一 0 ． 0 0 0 0 1 计算出来的时间即 为 达到稳定浓 度所 需的时 间t w ，在 稳 定 时 间 t 以 内， 工 作段 浓度的 大小 要受 到原始 浓度的影响，超 过 则基 本上不受 原始 浓度的影 响。 由 式 ek o ．0 0 o 0 1 可计 算 出 t w 式 中k1 ． 0 风 流扩散 系数， 取10 ． 9 0 ，S XW-- Y1 5 0 0 除尘器 的 除 } 效 率j Q0 ． 4 m ／ s ，S XW Y1 5 0 0 除尘器处 理 风量 ， V 2 ．5 22 0l O O m ，除尘器 的 作用范围。 上 式解 得达 到稳 定 浓哇的时 间为 ’w 一南 I n 0 ． 0 0 0 0 1 3 1 9 8 5 3 m i n 上面计算 结果说 明，从理 论上讲，开动 除尘器 约 l小时后，才能基本 消除巷道 本底 浓度对 工作 面瞬时的 浓鏖的影 响， 而达 到稳 定浓度值。实 际上， 如果 风流扩 散 系 数 变 小 ，可能影响时 间还 会更长。工作而粉尘 浓 有 色矿 山一 1 9 9 1 6 度 随时 问的变 化规 律如 图 3 所 示。 图中1 为C o l c w 1 ， 使用 昧尘器时， 工作 段粉 尘浓度曲线j l 为C o 2 C wl ，无净化设备 时， 工 作 段粉 尘浓度曲线 ， 1 ， 为C o 2 -C wl ，无 净化 设备时， 工 作 段粉 尘浓 度曲线。 图3工 作段粉尘浓度 变化 益线 c Ⅵ ， 1 C w2 分别为有净化设备和无净化设备时，工作 段所选 到的 稳定旅 虞值 ． 2 ． 降坐试验 测定 地质刻槽 除尘的试验 工作 内容 ，主要包 括 除尘器的 工况选择 与供水水质对 除尘 效果 的影响 等两 项 内容 。 1除尘器 的 工 揽 选 择S XW一 一 Y 1 5 0 0 型除尘器的工况 是 由其配 用的 wA 一 9 0 型引射 器压气 消耗量而决定的 。它 是 由改变 隙宽大小来实现的。本次试验 由于受条件限 制，只作 了两个 [ 况 的试验对 比， 即 工况 I， 日 『 射器环隙宽度d ． 0 ． 1 5 ram； I - ． i E Ⅱ， 日 『 射器环 隙宽度文 0 ． 3 mr a 。根据 这两 个 I 况除 效果的优 劣，选定 除尘 器 的 较 优 况 安装 于天马山金硫矿--5 5 m中段4 穿脉 地质 刻槽作业的S XW--Y1 5 o o y i J 瞎尘器 ，其 布 置 如 图 4。 维普资讯 圈4地质 刻槽 除尘 布置 圈 I 一妻 6 槽工 工J；2 一粉尘采样器；3 一净化詹 曲风流 4 一 s xw Yl 5 0 0 型除尘 器 5 一古 尘污风 流 {6 一 一s s r a 水 平 运输平巷 7 一 一5 5 mm水平4 ‘ 穿臆 工况 I 地质刻槽就地净化 腺尘效果的测 定结果汇于表 l。 再 将除尘器移至采矿二 区 一2 5 5 m老 腩 基 山底板沿脉4 ‘ 穿对工况 Ⅱ进行了测定，其 测定结 果见 表 2。 比较工况 I、 I的测定 结 果， 不 难 发 现 ，工况 I显然 较工况 I优。因此，决定选 用 工况 I为地质 刻槽 肪尘的工作工 况。 2 际尘器供水水质对脒尘效果的影 响因为该矿井下的供水水 质 较 差，很 混 浊，S XW YI 5 0 0 型除尘器为湿式 赊尘器， 一 般有 5 左右的水分因雾粒 较细而未 能脱 掉随风 流带出，因此，在 进行 粉尘 浓度 测定 时， 这部分未 能脱 掉的污水也 同时进入采 样 器，参与 粉尘 浓度的 计算。这对反 映除尘 器 的真实 腺尘效果有一定 影响。为 r弄 清因供 水水质 问题所 造成 的影 响， 7月 1日在 大马 山 一5 5 m中段 4 穿脉 ，在没 有地质 刻槽 作业 的情况下， 进行 了一次专门的测定。测定 结 果 表明，水 质有 一定的影响 见表 3。 根据前 面 2 节的分析，陆尘器工作 时 ，工作 面的 粉尘 浓度是逐渐降低的。从理 论 上讲 ，赊尘器 工作 约5 3 mi n 后 ，巷道 原始 浓度C o 对 工作 面瞬时 浓度 的影响基 率消除， 因此， 可以认为 1 4 ’ 样 品所 测浓崖值基 本 上 能代表水质 的影 响。 工 况 I豫尘效果测定结果 表 1 侧 定 地 点 侧 定 日 期 样 品 编 号 鼍 流m i量 n 采 样 时 间 样 品 增 重 古 尘 诫 度 m g m g ／ m 0 说 明 8T l O 4． 6 I 8． 4 1．来 障尘器 天 马 一5 m 8 6 6 。 2 2 4 ． 8 2 ， 工 槽 作业 6月 l 8日 - 水平4 穿脉 I ， 开 除尘器 I l 4 ．4 2 ． 工人 刻槽 怍丑 1 ． 柬 开除尘 器 8． T 2 3 2 2． 工人蓟 槽作 业 6 月2 1 日 l l 4 3 ，2 8． 5 】 ，开狳尘 器 t 5 I 1 ． 5 3 3 2 ． 工 刻 檀 作 业 工况 I除尘效果测定结 果 采2 聪 I l 样 觯 l／ 龃ra in rai州n l 样 m她 g ／ 搬ra I 采矿二 区 水平4 穿脉 ～ 4一 有 色矿 山～ l 9 9 1 ． 6 维普资讯 供水水质对 降尘效果影响 的潮 定 裘3 醋 定 地 点 日 { 群 『 } 样 品 增 重 台 尘 淮 度 备 m g m g ／ m 【 2 l 3。 { l 7 j 2 2 35 1 ．不刻 槽 开隙尘 器 天马 山一 5 5 m i 】 3 3 0 1 o 0 ．6 【D 0 2． 此样 印为着 道原始 馥度 承 平 4 穿 脉 T 月 1 日 一 ～-I 一 一 不 刻 槽 - f s 。i 。 D ．4 0 ．6 T 2 ．开 陈 尘 器 3 ． 试验致据分 析 以所选定 的除尘器 工况 I 和 水质 影响的 铡 定结果 为依 据 ，进行除尘器 除尘效果 的分 析 。 将 表 l中有除尘器 工作肘 所测定的 浓度 值减去水 质影响值得 袭 4。 扣除水质影响后 的舅定 结果 工 况 I 袭4 舅 定 地点 1 测 定 日 期 1 采 样 犏 号 j蠹 说 ％ 8 T j 8 4 1不开除 尘器 a B 2 4 ． 8 2 ． 有 工人劐 槽作 业 天 马 山一5 5 m 6 月1 8 月 1 ．开 除尘器 水平‘ 穿 棘 3 7 2． 二人妻 槽 作业 1 ．开 隐尘器 2 3． 2 2 ． 工』 、 刻橹作 业 6 月2 1 日 1 【 ‘ T ． 8 1 ． 开 除尘器 1 3 o J 2 ． 6 2． 工人 割棒 作业 由表 4可见，扣除水质影响， 6 月1 8 日 的巷遭环 境降尘效率达8 5 ％ 6月2 1 日的巷 道环 境降尘效率达8 8 ％，2 1日的环 境效率高 是 因为除尘器工作对 间较 1 8日长， 这样原始 浓度的影响减少。实际上， 除尘器的工作时 阀越 长，原始 浓熏的影响越小，工作 面的 粉 尘浓蛮还会下降，基本上能达到 2 m g ／ m 左 右 。 四、 结束 语 1 ． S XW ～Y1 5 0 0 型除尘器用于 地质 刻槽 降 尘具有 明显的敛果 ，环境效 率 高 述 8 5 ～ 8 8 ，扣除水质及原始浓度的影响基本上达 2 mg ／ m。 左右。 2 ． S XW Yj 5 O 0 型 除尘器就地净 亿循环 有 屯矿山一l 9 9 1 ． 6 通风法解决 地质 刻槽 防 尘，移 动 灵 活、方 便，不影响工人作业，克服了从前地质刻槽 防尘 方法中钎 头拖看风管或水管的缺点 ，建 议推广使 用。 3 ． s xwYl 5 0 0 型除尘器的 处 理 风 量 小 ，对 有两人 同时 刻槽作业时 ，不能保证及 时 将工作 面粉尘 浓度 降到2 mg ／ m。 以 下 ，应 适当增大处理风量。 4 ． 为 了减少巷道 原始 浓度的影响．建议 在 刻槽作业前， 开动 除垒器半小时 以上 ，再 开始作业 为宜。 5 ． 采用附壁射流，应 增大射 沈作 用 长度 和保证新鲜风 流集 中于作业 工人呼吸带，提 高防空效率，在 实 际中应尽 量采用。 责任 编辑晓 月 维普资讯