畢業(yè)設(shè)計-掘進工作面的防塵設(shè)計

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　粉塵的危害已經(jīng)越來越受到國家的關(guān)注。粉塵是指能在空氣中游浮的固體顆粒。在冶金、機械、建材、輕工、電力，煤礦等許多工業(yè)部門的生產(chǎn)過程中均產(chǎn)生大量粉塵。粉塵對人體、對生產(chǎn)、對產(chǎn)品質(zhì)量、對環(huán)境、對自然景物的美觀、對生態(tài)平衡都有影響。 </p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵會使室內(nèi)空氣和室外大氣

2、環(huán)境受到污染和破壞，危害人們的身體健康、動植物生長、影響生產(chǎn)過程的正常進行。而且這個問題在中國更是極為嚴重。因此控制工業(yè)粉塵對人們身體健康的危害及對空氣環(huán)境的污染破壞，成為了我國現(xiàn)階段急需要解決的問題。煤炭工業(yè)是生產(chǎn)能源的大戶，更是污染環(huán)境的重點行業(yè)。提出一套合理有效的除塵方案使其降低對現(xiàn)場工作人員的危害達到國家規(guī)定的要求。這是本次設(shè)計的的目的。</p><p><b>　　目 錄</b>&

3、lt;/p><p><b>　　1 緒 論4</b></p><p>　　1.1 礦塵及其性質(zhì)4</p><p>　　1.2 礦塵的危害5</p><p>　　1.3 影響礦塵產(chǎn)生量的因素6</p><p>　　1.4 礦塵性質(zhì)7</p><p>　　

4、2 現(xiàn)代化礦山綜合防塵技術(shù)原理12</p><p>　　2.1 物理化學(xué)降塵技術(shù)原理12</p><p>　　2.2 通風(fēng)除塵13</p><p>　　2.3 濕式作業(yè)16</p><p>　　2.4 凈化風(fēng)流17</p><p>　　2.5 個體防護18</p><

5、p>　　3 煤礦粉塵測定與分析20</p><p>　　3.1 粉塵性質(zhì)分析21</p><p>　　3.2 粉塵的物理特性22</p><p>　　4 除塵方案確定的原則26</p><p>　　4.1 除塵系統(tǒng)的選擇26</p><p>　　4.2 除塵設(shè)備的選用27</p>

6、;<p>　　5 掘進工作面防塵設(shè)計32</p><p>　　5.1 工程概況32</p><p>　　5.2 煤層及瓦斯32</p><p>　　5.3 掘進工作面塵源及粉塵性質(zhì)分析32</p><p>　　5.4 掘進工作面除塵設(shè)計34</p><p>　　6 技術(shù)經(jīng)濟分析46

7、</p><p>　　6.1 投資費用46</p><p>　　6.2 系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析47</p><p><b>　　結(jié)論48</b></p><p><b>　　致謝49</b></p><p><b>　　參考文獻50</b><

8、;/p><p>　　掘進工作面的防塵設(shè)計</p><p>　　摘要：掘進工作面是煤礦最主要的產(chǎn)塵點之一。隨著機械化掘進程度的不斷提高，巷道斷面的不斷加大，采用單一的降(除)塵技術(shù)和措施越來越不能滿足生產(chǎn)的需要。本論文的論題是掘進工作面的綜合除塵設(shè)計。它主要講采掘機截割粉塵的成因及控制方法的研究。論文從掘進工作面粉塵的構(gòu)成入手，確定了掘進工作面粉塵產(chǎn)生的根源---截割產(chǎn)塵.通過對截齒破煤機理,煤

9、層性質(zhì), 截齒類型與參數(shù),工作機構(gòu)結(jié)構(gòu)與參數(shù),掘進機工作方式等方面的研究,以及對大量的粉塵檢測數(shù)據(jù)的收集,分析,建立了掘進機截割粉塵間的關(guān)系。</p><p>　　關(guān)鍵詞：呼吸性粉塵 浮游礦塵 沉積礦塵 礦塵粒度 礦塵的分散度 礦塵的濕潤性 最低排塵風(fēng)速 最優(yōu)排塵風(fēng)速 比表面積</p><p><b>　　1 緒 論</b></p&

10、gt;<p>　　1.1 礦塵及其性質(zhì)</p><p>　　礦塵是指在礦山生產(chǎn)和建設(shè)過程中所產(chǎn)生的各種煤、巖微粒的總稱。在礦山生產(chǎn)過程中，如鉆眼作業(yè)、炸藥爆破、掘進機及采煤機作業(yè)、頂板管理、礦物的裝載及運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量的礦塵。在同一礦井里，產(chǎn)塵的多少也因地因時發(fā)生著變化。一般來說，在現(xiàn)有防塵技術(shù)措施的條件下，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的浮游礦塵比例大致為：采煤工作面產(chǎn)塵量占45％～80％；掘進工作

11、面產(chǎn)塵量占20％～38％，錨噴作業(yè)點產(chǎn)塵量占10％～15％；運輸通風(fēng)巷道產(chǎn)塵量占5％～10％，其他作業(yè)點占2％～5％。各作業(yè)點隨機械化程度的提高，礦塵的生成量也將增大，因此防塵工作也就更加重要。</p><p>　　礦塵除按其成分可分為巖塵、煤塵、煙塵、水泥塵等多種有機、無機粉塵外，尚有多種不同的分類方法，下面介紹幾種常用的分類方法。</p><p>　　1．1．1按礦塵粒徑劃分<

12、;/p><p>　?。?）粗塵：粒徑大于40um，相當于一般篩分的最小顆粒，在空氣中極易沉降。</p><p>　　（2）細塵：粒徑10～40um，肉眼可見，在靜止空氣中作加速沉降。</p><p>　　（3）微塵：粒徑0.25～10um，用光學(xué)顯微鏡可以觀察到，在靜止空氣中作等速沉降。</p><p>　?。?）超微塵：粒徑小于0.25um，

13、要用電子顯微鏡才能觀察到，在空氣中作擴散運動。</p><p>　　1．1．2按礦塵的存在狀態(tài)劃分</p><p>　　（1）浮游礦塵：懸浮于礦內(nèi)空氣中的礦塵，簡稱浮塵。</p><p>　?。?）沉積礦塵：從礦內(nèi)空氣中沉降下來的礦塵，簡稱落塵。</p><p>　　浮塵和落塵在不同環(huán)境下可以相互轉(zhuǎn)化。浮塵在空氣中飛揚的時間不僅與塵粒的大小

14、、重量、形式等有關(guān)，還與空氣的濕度、風(fēng)速等大氣參數(shù)有關(guān)。</p><p>　　1．1．3按礦塵的粒徑組成范圍劃分</p><p>　　（1）全塵(總粉塵)：各種粒徑的礦塵之和。對于煤塵，常指粒徑為1mm以下的塵粒。</p><p>　?。?）呼吸性粉塵：主要指粒徑在5um以下的微細塵粒，它能通過人體上呼吸道進入肺區(qū)，是導(dǎo)致塵肺病的病因，對人體危害甚大。<

15、/p><p>　　1.2 礦塵的危害</p><p>　　礦塵具有很大的危害性，表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　　1．2．1污染工作場所，危害人體健康，引起職業(yè)病。</p><p>　　工人長期吸入礦塵后，輕者會患呼吸道炎癥、皮膚病，重者會患塵肺病，而塵肺病引發(fā)礦工致殘和死亡人數(shù)在國內(nèi)外都十分驚人。據(jù)我國某礦務(wù)局統(tǒng)計，塵肺病的死亡人

16、數(shù)為工傷事故死亡人數(shù)的6倍；聯(lián)邦德國煤礦死于塵肺病的人數(shù)比工傷事故死亡人數(shù)大10倍。</p><p>　　1.2.2 某些礦塵(如煤塵、硫化塵)在一定條件下可以爆炸。</p><p>　　煤塵能夠在完全沒有瓦斯存在的情況下爆炸，對于瓦斯礦井，煤塵則有可能參與瓦斯同時爆炸。煤塵或瓦斯煤塵爆炸，都將給礦山以突然性的襲擊，釀成嚴重災(zāi)害。</p><p>　　1．2．3加

17、速機械磨損，縮短精密儀器使用壽命。</p><p>　　隨著礦山機械化、電氣化、自動化程度的提高，礦塵對設(shè)備性能及其使用壽命的影響將會越來越突出，應(yīng)引起高度的重視。</p><p>　　1．2．4降低工作場所能見度，增加工傷事故的發(fā)生。</p><p>　　在某些綜采工作面割煤時，工作面煤塵濃度高達4000～8000㎎/m3，有的甚至更高，這種情況下，工作面能

18、見度極低，往往會導(dǎo)致誤操作，造成人員的意外傷亡。此外，煤礦向大氣排放的粉塵對礦區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境也會產(chǎn)生很大影響，對生活環(huán)境、植物生長環(huán)境可能造成嚴重破壞。</p><p>　　1.3 影響礦塵產(chǎn)生量的因素</p><p>　　影響礦塵產(chǎn)生量的因素主要包括以下兩個方面：</p><p>　　1.3.1 自然因素</p><p><b&g

19、t;　?。?）地質(zhì)構(gòu)造</b></p><p>　　地質(zhì)構(gòu)造破壞嚴重的地區(qū)，斷層、褶曲比較發(fā)育，煤巖較為破碎，礦塵的產(chǎn)生量大。</p><p><b>　?。?）煤層賦存條件</b></p><p>　　同樣技術(shù)條件下，開采厚煤層比開采薄煤層的產(chǎn)塵量大；開采急傾斜煤層比開采緩傾斜煤層的產(chǎn)塵量多。</p><p&g

20、t;　　（3）煤巖的物理性質(zhì)</p><p>　　節(jié)理發(fā)育、結(jié)構(gòu)疏松、水分低、脆性大的煤巖，開采時產(chǎn)塵量較大；反之則小。</p><p>　　1.3.2 生產(chǎn)技術(shù)因素 </p><p><b>　?。?）采煤方法</b></p><p>　　不同的采煤方法，產(chǎn)生量也不一樣。如：急傾斜煤層采用倒臺階采煤法比水平分層采煤法產(chǎn)

21、塵量要大的多；全部冒落法管理頂板比充填法管理頂板產(chǎn)塵量要大。</p><p><b>　?。?）機械化程度</b></p><p>　　機械化程度越高，煤巖破碎程度越嚴重，產(chǎn)塵量就越大。</p><p><b>　　（3）開采強度</b></p><p>　　隨著開采強度的加大，采掘推進速度加快，產(chǎn)

22、量增加，產(chǎn)塵量將顯著加大；同時，由于礦井的風(fēng)量加大，風(fēng)速加快，揚起積塵且飄浮時間長，傳播遠，礦內(nèi)空氣中的礦塵濃度將增大。 </p><p><b>　　（4）開采深度</b></p><p>　　隨著開采深度的增加，地溫增高，煤（巖）體內(nèi)原始水分降低，煤（巖）干燥，開采時產(chǎn)塵量就大。</p><p><b>　?。?）通風(fēng)狀況<

23、/b></p><p>　　風(fēng)速太小，不能將浮塵帶出礦井。風(fēng)速過大，又將積塵揚起。單從降塵角度考慮，工作面風(fēng)速以1.2～1.6m/s較好，產(chǎn)塵最少。</p><p>　　1.4 礦塵性質(zhì)</p><p>　　1.4.1 礦塵中游離SiO2的含量</p><p>　　礦塵中游離SiO2的含量是危害人體的決定因素，其含量越高，危害越

24、大。游離SiO2是許多礦巖的組成成分，如煤礦上常見的頁巖、砂巖、礫巖和石灰?guī)r等中游離SiO2的含量10%～80%不等，通常多在20%～50%，煤塵中的含量一般不超過5%。</p><p>　　1.4.2 礦塵的粒度和分散度</p><p>　　（1）礦塵粒度：是指礦塵顆粒的平均直徑，單位為um。煤巖破碎成微細的塵粒后，其總表面積有很大增加，因而化學(xué)活性、溶解性和呼附能力明顯增加；其動力

25、特性是更容易懸浮于空氣中；粒度減小使其容易進入人體呼吸系統(tǒng)。據(jù)研究，只有5um以下粒徑的礦塵才能進入人的肺內(nèi)，是礦井防塵的重點對象。不同粒徑的塵粒在呼吸道和肺臟組織的阻留率如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 不同粒徑的粉塵在人的呼吸部位的沉積情況</p><p>　?。?）礦塵的分散度：是指礦塵整體組成中各種粒級塵粒所占的百分比。</p><p>　　

26、分散度有兩種表示方法：</p><p>　　①重量百分比：各粒級塵粒的重量占總重量的百分比稱為重量分散度；</p><p>　　②數(shù)量百分比：各粒級塵粒的顆粒數(shù)占總顆粒數(shù)的百分比稱為數(shù)量分散度。</p><p>　　粒級的劃分是根據(jù)粒度大小和測試目的確定的，我國工礦企業(yè)將礦塵粒級劃分為4級：小于2um、2～5um、5～10um和大于10um。礦塵分散度是衡量礦塵顆

27、粒大小構(gòu)成的一個重要指標，是研究礦塵性質(zhì)與危害的一個重要參數(shù)。礦塵組成中，小于5um的塵粒所占百分數(shù)越大，對人體的危害越大。</p><p>　　1.4.3 礦塵的濕潤性</p><p>　　礦塵的濕潤性是指礦塵與液體親和的能力。濕潤性決定了采用液體除塵的效果，容易被水濕潤的礦塵稱為親水性礦塵，不容易被水濕潤的礦塵稱為疏水性礦塵，對于親水性礦塵，當塵粒被濕潤后，塵粒間相互凝聚，塵粒逐漸

28、增大、增重，其沉降速度加速，礦塵能從氣流中分離出來，可達到除塵目的。</p><p>　　1.4.4 礦塵的荷電性</p><p>　　礦塵是一種微小粒子，因空氣的電離以及塵粒之間的碰撞、摩擦等作用，使塵粒帶有電荷，可能是正電荷，也可是負電荷，帶有相同的電荷的塵粒，互相排斥，不易凝聚沉降；帶有異電荷時，則相互吸引，加速沉降。濕式除塵就是利用礦塵的濕潤性從空氣中分離礦塵的。</p&

29、gt;<p><b>　　1．5礦山塵肺病</b></p><p>　　1．5．1塵肺病及其發(fā)病機理</p><p>　　新的塵肺病診斷標準中規(guī)定的塵肺病的定義是：“塵肺病是由于在職業(yè)活動中長期吸入生產(chǎn)性粉塵并在肺內(nèi)滯留而引起的以肺組織彌漫性纖維化為主的全身性疾病?！彼且环N嚴重的礦工職業(yè)病，一旦患病，目前還很難治愈，且因發(fā)病緩慢病程較長，不同于煤塵

30、、瓦斯爆炸事故一次傷害嚴重，常不易被人們所重視。實際上塵肺病引起的致殘和死亡人數(shù)，在國內(nèi)外都十分驚人。</p><p>　　從衛(wèi)生部召開的第十屆職業(yè)性呼吸系統(tǒng)疾病國際會議上（2005.4）獲悉：我國的職業(yè)病危害形勢十分嚴峻，職業(yè)病防治工作與我國快速發(fā)展的經(jīng)濟形勢極不適應(yīng)。我國有毒有害企業(yè)超過1600萬家，受到職業(yè)危害的人數(shù)超過2億。2003年全國報告各類職業(yè)病發(fā)病數(shù)為10467例，其中塵肺病發(fā)病數(shù)占了80%。上世

31、紀50年代以來我國報告累計塵肺病例58萬多人，已死亡14萬多人，現(xiàn)患者44萬多人。由于目前廠礦企業(yè)勞動者的體檢率低，報告不全，專家估計實際發(fā)病要比報告的例數(shù)多10倍，塵肺實際發(fā)生的病例數(shù)不少于100萬例。有關(guān)塵肺的危害在國內(nèi)外的很早的史料都有記載，如北宋（960-1127）孫平仲在所著《談苑》中指出，“后苑銀作鍍金，為水銀所熏，頭首俱顫；賣餅家窺爐，目皆早昏；賈谷山采石人，石末傷肺，肺焦多死”；歐洲文藝復(fù)興后期工業(yè)迅速發(fā)展后西方礦冶書籍

32、中也有礦工“癆病”之詞；17世紀早期解剖學(xué)著作中有“切石之死于哮喘，解刀入肺似入沙石”之說。</p><p>　　1．5．1．1塵肺類的分類</p><p>　　（1）硅肺?。ㄎ尾。?，由于吸入含游離SiO2含量較高的巖塵而引的塵肺病稱為硅肺病?；颊叨酁殚L期從事巖巷掘進的礦工。</p><p>　?。?）煤硅肺?。何危?，由于同時吸入煤塵和含游離SiO2的巖塵所

33、引起的塵肺病稱為煤硅肺病?；颊叨酁閹r巷掘進和采煤的混合工種礦工。</p><p>　?。?）煤肺病，由于大量吸入煤塵而引起的塵肺病多屬煤肺病?；颊叨酁殚L期單一的在煤層中從事采掘工作的礦工。</p><p>　　上述三種塵肺病中最危險的是硅肺病。其發(fā)病工齡最短（一般在10年左右），病情發(fā)展快，危害嚴重。煤肺病的發(fā)病工齡一般為20～30年，煤硅肺病介于兩者之間但接近后者。我國的煤礦塵肺病中以

34、煤硅肺病比重最大，約占80%左右，單純的硅肺、煤肺病較少。</p><p>　　1.5.1.2塵肺病的發(fā)病機理</p><p>　　塵肺病的發(fā)病機理至今尚未完全研究清楚。關(guān)于塵肺病的形成的論點和學(xué)說有多種。但游離SiO2是硅肺病發(fā)病的最主要原因，這一點毫無疑義。試驗和研究證明，新鮮的二氧化硅粉塵，表面活性很強，吞噬了硅塵的吞噬細胞，能使吞噬細胞崩解死亡。從免疫因素角度看，吞噬細胞吞噬異物

35、后，在細胞體內(nèi)形成吞噬體，細胞內(nèi)的初級溶酶體與吞噬體結(jié)合成次級溶酶體，次級溶酶體中的各種水解酶，能消化外來異物，對未消化完全的物質(zhì)成為殘余體暫保留在細胞內(nèi)或被排出細胞外。如果肺內(nèi)進入了游離二氧化硅粉塵，則塵細胞在其毒性作用下往往很快崩解死亡，從崩解逸出的硅塵，可再由被具有活力的吞噬細胞吞噬，這個過程可反復(fù)進行。所以在游離二氧化硅粉塵的作業(yè)環(huán)境，暴露連續(xù)時間長或粉塵濃度過量的環(huán)境條件，除腎臟的防衛(wèi)功能受到破壞外，大量的死亡含塵細胞堆積，在

36、肺部形成傷痕組織即硅肺病。</p><p>　　煤肺病的發(fā)病原理，大體上是由于煤塵過量的在肺內(nèi)各部位的聚集和堆積，隨著時間進展，網(wǎng)狀纖維增生，并可能有膠原纖維增生，最終形成煤塵纖維化即煤肺病。</p><p>　　1．5．2塵肺病的發(fā)病癥狀及影響因素</p><p>　　1．5．2．1塵肺病的發(fā)病癥狀</p><p>　　從自覺癥狀上塵肺病分

37、為三期：</p><p>　　第一期：重體力勞動時呼吸困難、胸痛、輕度干咳。</p><p>　　第二期：中等體力勞動或正常工作時，感覺呼吸困難，胸痛、干咳或帶痰咳嗽。</p><p>　　第三期：做一般工作甚至休息時，也感到呼吸困難、胸痛、連續(xù)帶痰咳嗽，甚至咯血和行動困難。</p><p>　　1．5．2．2影響塵肺病的發(fā)病因素&

38、lt;/p><p>　?。?）礦塵的成分。能夠引起肺部纖維病變的礦塵，多半含有游離SiO2，其含量越高，發(fā)病工齡越短，病變的發(fā)展程度越快。</p><p>　　（2）礦塵粒度及分散度。塵肺病變主要是發(fā)生在肺臟的最基本單元即肺泡內(nèi)。礦塵粒度不同，對人體的危害性也不同。5um以上的礦塵對塵肺病的發(fā)生影響不大；5um以下的礦塵可以進入下呼吸道并沉積在肺泡中，最危險的粒度是2um左右的礦塵。由此可見，

39、礦塵的粒度越小，分散度越高，對人體的危害就越大。</p><p>　?。?）礦塵濃度。塵肺病的發(fā)生和進入肺部的礦塵量有直接的關(guān)系，也就是說，塵肺的發(fā)病工齡和作業(yè)場所的礦塵濃度成正比。</p><p>　　（4）個體方面的因素。礦塵引起塵肺病是通過人體而進行的，所以人的機體條件，如年齡、營養(yǎng)、健康狀況、生活習(xí)性、衛(wèi)生條件等，對塵肺的發(fā)生、發(fā)展有一定的影響。</p><p&

40、gt;　　隨著國家改革開放的深入，國際上通行的職業(yè)健康體系也逐步在我國得到推廣。職業(yè)病的危害也日以被廣大從業(yè)者、社會、政府所重視。在各個工作現(xiàn)場都采用了減少粉塵產(chǎn)生、降塵、排塵、 除塵、個體防塵等措施，相信我國煤礦塵肺病患者會越來越少。</p><p>　　2 現(xiàn)代化綜合防塵技術(shù)原理</p><p>　　2.1 物理化學(xué)降塵技術(shù)原理</p><p>　　自20世

41、紀60年代在國外井下礦山應(yīng)用表面活性劑降塵以來，物理化學(xué)降塵技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。中國是從20世紀80年代開始試驗并推廣應(yīng)用濕潤劑等物理化學(xué)降塵技術(shù)的，目前已在井下進行實驗與應(yīng)用的物理化學(xué)防塵方法主要有：水中添加濕潤劑降塵、泡沫除塵、磁化水降塵及粘塵劑降塵等。</p><p>　　2．1．1添加濕潤劑降塵</p><p>　　在以水為主體的濕式綜合防塵中，因粉塵具有一定的疏水性，水的表面張力

42、又較大，對2um粒徑粉塵捕獲率只有1～28％左右，2um粒徑以下的粉塵捕獲率更低，為了提高水對呼吸性粉塵的捕獲率，國內(nèi)外很重視濕潤劑除塵的研究，取得了一定進展，且應(yīng)用日益廣泛。</p><p>　　添加濕潤劑除塵機理：濕潤劑是于親水基和疏水基兩種不同性質(zhì)基團組成的化合物，溶于水后其分子完全被水分子包圍，親水基—端被水分子吸引，疏水基一端被水分子排斥，在水溶液表面形成界面吸附層，而使水與空氣接觸面積大大縮小，導(dǎo)致水

43、的表面張力降低，同時伸向空氣的疏水基與粉塵粒子之間有吸附件用，而把塵粒帶入水中，得到充分濕潤。</p><p>　　添加濕潤劑還可應(yīng)用于其它各種濕式作業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如用于噴霧降塵。</p><p>　　2.1.2 泡沫除塵</p><p>　　20世紀70年代中期，英國最先開展有關(guān)泡沫除塵的研究，此后，美國、前蘇聯(lián)、前西德、日本等國相繼進行了試驗與研究，取得了一定的成

44、果。近年來，中國已在潞安、汾西、鐵法等礦務(wù)局進行了研究與試驗，取得了良好效果。</p><p>　　泡沫除塵原理：利用表面活性劑的特點，使其與水一起通過泡沫發(fā)生器，產(chǎn)生大量的高倍數(shù)的空氣機械泡沫，利用無空隙的泡沫體覆蓋和遮斷塵源。泡沫除塵原理包括攔截、粘附、濕潤、沉降等，幾乎可以捕集所有與之相遇的粉塵，尤其對微細粉塵具有更強的聚集能力。泡沫的產(chǎn)生有化學(xué)方法和物理方法兩種，除塵的泡沫一般是物理方法的，屬機械泡沫。&

45、lt;/p><p>　　泡沫除塵可應(yīng)用于綜采機組、掘進機組、帶式運輸機以及塵源較固定的地點，一般泡沫除塵效果較高，可達90%以上，尤其是對降低呼吸性粉塵效果顯著。</p><p>　　2．1．3磁化水降塵</p><p>　　目前，國內(nèi)外對水系磁化技術(shù)的應(yīng)用日趨廣泛，水系磁化這門邊緣學(xué)科引起各領(lǐng)域的高度重視。前蘇聯(lián)最先進行了磁化水除塵試驗，并與常水降塵率進行了對比，其平

46、均降塵率可提高8.15%～21.08% 。中國是從20世紀80年代開始在井下進行有關(guān)實驗研究的。</p><p>　　磁化水降塵原理：水經(jīng)磁化后，物理化學(xué)性質(zhì)可發(fā)生暫時的變化。水的粘度減低，吸附能力、溶解能力及滲透能力增加，再加上水珠變小，有利于提高水的霧化程度，增加與粉塵的接觸機會，提高降塵效率。</p><p>　　磁化水除塵優(yōu)點包括：設(shè)備簡單、安裝方便、性能可靠，成本低，易于實施。&

47、lt;/p><p>　　除上述理化除塵方法外，國內(nèi)外一些粉塵研究部門還在探討超聲波除塵、電離水除塵、</p><p>　　荷電水霧降塵技術(shù)等，均取得了一定的進展和成效。</p><p>　　通過以上的實習(xí)內(nèi)容,就煤礦綜合除塵來說.礦山綜合防塵是指采用各種技術(shù)手段減少礦山粉塵的產(chǎn)生量、降低空氣中的粉塵濃度，以防止粉塵對人體、礦山等產(chǎn)生危害的措施。多年來我國煤礦一直側(cè)重于對

48、礦塵污染的末端治理，多采用以風(fēng)水為主的防塵技術(shù)措施，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，認識到從礦塵的源頭抓起，控制礦塵源并減少礦塵源的產(chǎn)生以及實行生產(chǎn)的全過程控制是解決礦塵問題的根本途徑。首先必須改革工藝設(shè)備和工藝操作方法，從根本上杜絕和減少有害物的產(chǎn)生以消除或控制塵源。在此基礎(chǔ)上再采用合理的通風(fēng)除塵措施，建立嚴格的檢查管理制度，這樣才能有效地防治粉塵。</p><p>　　大體上煤礦目前綜合防塵技術(shù)措施包括技術(shù)措施和組織

49、措施兩個方面，其基本內(nèi)容為通風(fēng)除塵、濕式作業(yè)、密閉抽塵、凈化風(fēng)流、個體防護及一些特殊的除、降塵措施；科學(xué)管理、建立規(guī)章制度，加強宣傳教育，定期進行測塵和健康檢查。下面主要討論有關(guān)技術(shù)措施方面的內(nèi)容。</p><p>　　2.2 通風(fēng)除塵</p><p>　　通風(fēng)除塵是指通過風(fēng)流的流動將井下作業(yè)點的懸浮礦塵帶出，降低作業(yè)場所的礦塵濃度，因此搞好礦井通風(fēng)工作能有效地稀釋和及時地排出礦塵。

50、</p><p>　　決定通風(fēng)除塵效果的主要因素是風(fēng)速及礦塵密度、粒度、形狀、濕潤程度等。風(fēng)速過低，粗粒礦塵將與空氣分離下沉，不易排出；風(fēng)速過高，能將落塵揚起，增大礦內(nèi)空氣中的粉塵濃度。因此，通風(fēng)除塵效果是隨風(fēng)速的增加而逐漸增加的，達到最佳效果后，如果再增大風(fēng)速，效果又開始下降。排除井巷中的浮塵要有一定的風(fēng)速。我們把能使呼吸性粉塵保持懸浮并隨風(fēng)流運動而排出的最低風(fēng)速稱為最低排塵風(fēng)速。同時，我們把能最大限度排除浮

51、塵而又不致使落塵二次飛揚的風(fēng)速稱為最優(yōu)排塵風(fēng)速。一般來說，掘進工作面的最優(yōu)風(fēng)速為0.4～0.7m/ｓ，機械化采煤工作面為1.5～2.5m/ｓ?！兑?guī)程》規(guī)定的采掘工作面最高容許風(fēng)速為4m/ｓ，不僅考慮了工作面供風(fēng)量的要求，同時也充分考慮到煤、巖塵的二次飛揚問題。</p><p>　　隨著掘進機械化水平的提高，掘進工作面的瓦斯涌出量和產(chǎn)塵量急劇上升，單一的壓入式通風(fēng)方式將會使大量的粉塵吹出工作面，造成有人工作的巷道及

52、回風(fēng)系統(tǒng)被嚴重污染，直接影響著工人的身體健康。由工作面吹出來的粉塵逐漸沉積下來也是礦井安全的一大隱患。故單一的壓入式通風(fēng)方式已不能適應(yīng)除塵要求。可采用以下兩種通風(fēng)除塵系統(tǒng)：長壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)和長抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)。</p><p>　　2．2．1長壓短抽除塵系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)以壓入式通風(fēng)為主，在工作面附近以短抽方式將工作面的含塵空氣吸入除塵器就地凈化處理（如圖1-1）。這種系統(tǒng)

53、的優(yōu)點是：通風(fēng)設(shè)備簡單，風(fēng)筒成本低，管理容易；新鮮風(fēng)流呈射流狀作用到工作面，作用距離長，容易排除工作面局部瓦斯積聚和滯留粉塵；通風(fēng)和除塵系統(tǒng)相互獨立，在任何情況下不會影響通風(fēng)系統(tǒng)正常工作，安全性能好等。缺點是：巷道內(nèi)仍有一。定程度的粉塵污染，除塵設(shè)備移動頻繁。這種系統(tǒng)主要適用于機械化掘進工作面。</p><p>　　2.1.1長抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)以長距離抽風(fēng)的方式將

54、工作面的含塵空氣抽出，經(jīng)安置在巷道回風(fēng)流中的除塵局部通風(fēng)機凈化排至巷道。如果回風(fēng)巷是不行人的巷道，便可改用抽出式局部通風(fēng)機直接將含塵風(fēng)流抽入回風(fēng)流，如圖1-2所示。</p><p>　　長抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)又可分為以下兩種形式：</p><p>　?。?）前抽后壓通風(fēng)除塵系統(tǒng)，如圖1-3所示，主要適用于機掘工作面。</p><p>　?。?）前壓后抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)，如圖1

55、-4所示，主要適用于炮掘工作面，對錨噴支護巷道效果甚好。</p><p>　　長抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)具有進入巷道的新鮮風(fēng)流不受污染、勞動條件好的優(yōu)點。其缺點是：抽出式風(fēng)筒大，成本高，阻力大，要求局部通風(fēng)機風(fēng)量大、負壓高；風(fēng)筒中會產(chǎn)生粉塵沉積和積水現(xiàn)象，維護管理較復(fù)雜；風(fēng)筒進風(fēng)口的抽風(fēng)作用范圍小。</p><p>　　圖1-1 長壓短抽通風(fēng)除塵系統(tǒng) 圖1-2 長抽通風(fēng)除塵系統(tǒng)<

56、/p><p>　　長壓局部通風(fēng)機； 2—除塵局部通風(fēng)機；</p><p>　　lr—壓入式風(fēng)筒口距工作面的距離； 1—除塵局部通風(fēng)機</p><p>　　lc—抽出式風(fēng)筒口距工作面的距離；ld—壓入式風(fēng)筒口與除塵器重疊段距離 </p><p>　　圖1-3 前抽后壓通風(fēng)除塵系統(tǒng) 圖1-4 前壓后抽通風(fēng)除

57、塵系統(tǒng)</p><p>　　1—除塵局部通風(fēng)機； 2—壓入式局部通風(fēng)機</p><p>　　1—除塵局部通風(fēng)機； 2—壓入式局部通風(fēng)機</p><p>　　2.2.1.3 通風(fēng)工藝要求</p><p>　?。?）壓、抽風(fēng)筒口相互位置的關(guān)系，包括：</p><p&g

58、t;　?、匍L壓短抽時：lr≤5S（S為巷道段面積）；ld≥2S；lc≤4m。</p><p>　?、谇俺楹髩簳r：lr≤5S（S為巷道段面積）；ld一般10～20m；lc≤4m。</p><p>　?、矍皦汉蟪闀r：lr≤5m；ld一般10～20m；lc>30m。</p><p>　?。?）壓、抽風(fēng)量的配合，包括：</p><p>　　①長

59、壓短抽時：壓入式風(fēng)筒出口風(fēng)量應(yīng)比抽出式風(fēng)筒入口風(fēng)量大20%～30%，以保證工作面不出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)。</p><p>　?、陂L抽短壓時：抽出式風(fēng)筒入口風(fēng)量應(yīng)比壓入式風(fēng)筒出口風(fēng)量大20%～50%，以保證重疊段區(qū)域內(nèi)巷道的風(fēng)速不低于《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。</p><p>　　③抽出風(fēng)量是保證吸塵效果的主要參數(shù)，抽出風(fēng)量大，對工作面的排塵效果好；反之，會影響工作面的排塵效果。一般根據(jù)除塵和工作面通風(fēng)

60、的需要，綜合考慮壓、抽風(fēng)量。</p><p>　?。?）長壓局部通風(fēng)機和長抽除塵局部通風(fēng)機的安裝位置，包括：</p><p>　?、匍L壓局部通風(fēng)機應(yīng)安裝在掘進巷道口進風(fēng)側(cè)，距巷道口的距離大于10m。</p><p>　?、陂L抽或長抽短壓除塵局部通風(fēng)機應(yīng)安裝在掘進巷道回風(fēng)側(cè)，距巷道口距離大于10m。</p><p>　　當以排除瓦斯為主的煤巷、

61、半煤巖巷掘進時應(yīng)采用壓入式通風(fēng)；而當以排除粉塵為主的井筒掘進時，宜采用抽出式通風(fēng)。</p><p>　　2.3 濕式作業(yè)</p><p>　　濕式作業(yè)是利用水或其它液體，使之與塵粒相接觸而捕集粉塵的方法，它是礦井綜合防塵的主要技術(shù)措施之一，具有所需設(shè)備簡單、使用方便、費用較低和除塵效果較好等優(yōu)點。缺點是增加了工作場所的濕度，惡化了工作環(huán)境，能影響煤礦產(chǎn)品的質(zhì)量，除缺水和嚴寒地區(qū)外，一般

62、煤礦應(yīng)用較為廣泛，我國煤礦較成熟的經(jīng)驗是采取以濕式鑿巖為主，配合噴霧灑水、水封爆破和水炮泥以及煤層注水等防塵技術(shù)措施。</p><p>　　2．3．1濕式鑿巖、鉆眼</p><p>　　該方法的實質(zhì)是指在鑿巖和打鉆過程中，將壓力水通過鑿巖機、鉆桿送入并充滿孔底，以濕潤、沖洗和排出產(chǎn)生的礦塵。在煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，井巷掘進產(chǎn)生的粉塵不僅量大，而且分散度高，而掘進過程中的礦塵又主要來源于鑿巖和鉆

63、眼作業(yè)。據(jù)實測：干式鉆眼產(chǎn)塵量約占掘進總產(chǎn)塵量的80％～85％，而濕式鑿巖的降塵率可達90％左右，并能提高鑿巖速度15％～25％。因此，濕式鑿巖、鉆眼能有效降低掘進工作面的產(chǎn)塵量。</p><p>　　2．3．2灑水及噴霧灑水</p><p>　　灑水降塵是用水濕潤沉積于煤堆、巖堆、巷道周壁、支架等處的礦塵。當?shù)V塵被水濕潤后，塵粒間會互相附著凝集成較大的顆粒，附著性增強，礦塵就不易飛起

64、。在炮采炮掘工作面放炮前后灑水，不僅有降塵作用，而且還能消除炮煙、縮短通風(fēng)時間。煤礦井下灑水，可采用人工灑水或噴霧器灑水。對于生產(chǎn)強度高、產(chǎn)塵量大的設(shè)備和地點，還可設(shè)自動灑水裝置。多用于濕式鑿巖、濕式鉆眼等作業(yè)和煤巖的裝、運作業(yè)。</p><p>　　噴霧灑水是用水捕捉懸浮于空氣中礦塵的技術(shù)措施。噴霧灑水的工作機理是：將壓力水通過噴霧器（又稱噴嘴），在旋轉(zhuǎn)或（及）沖擊的作用下，使水流霧化成細微的水滴噴射于空氣中

65、；在霧體作用范圍內(nèi)，高速流動的水滴與浮塵碰撞接觸后，塵粒被濕潤，在重力作用下下沉；高速流動的霧體將其周圍的含塵空氣吸引到霧體內(nèi)濕潤下沉；將已沉落的塵粒濕潤粘結(jié)，使之不易飛揚。影響噴霧灑水捕塵效率的主要因素包括霧體的分散度、水滴與塵粒的相對速度、水壓、單位體積空氣的耗水量、粉塵的密度、空氣含塵濃度和粉塵的濕潤性等。主要包括采掘機械的內(nèi)、外噴霧灑水和井巷定點噴霧灑水。</p><p><b>　　掘進機噴霧

66、灑水</b></p><p>　　掘進機噴霧分內(nèi)外兩種。外噴霧多用于捕集空氣中懸浮的礦塵，內(nèi)噴霧則通過掘進機切割機構(gòu)上的噴嘴向割落的煤巖處直接噴霧，在礦塵生成的瞬間將其抑制。掘進機的外噴霧采用高壓噴霧時，高壓噴嘴安裝在掘進機截割臂上，啟動高壓泵的遠程控制按鈕和噴霧開關(guān)均安裝在掘進機司機操縱臺上。掘進機截割時，開動噴霧裝置；掘進機停止工作時，關(guān)閉噴霧裝置。</p><p>　　

67、2．3．3．水炮泥和水封爆破</p><p>　　水炮泥就是將裝水的塑料袋代替一部分炮泥，填于炮眼內(nèi)，爆破時水袋破裂，部分水借助于爆破產(chǎn)生的壓力壓入煤層裂隙中濕潤煤體，部分水在高溫高壓下汽化；放煙后，溫度降低，水蒸氣冷卻成霧滴，碰撞、濕潤塵粒，從而達到降塵的目的。采用水炮泥比單純用土炮泥時的礦塵濃度低20%～50％，尤其是呼吸性粉塵含量有較大的減少。水炮泥的塑料袋是用無毒、不燃的聚乙烯塑料薄膜熱壓成型的，有一定

68、的強度。水袋封口是關(guān)鍵，目前使用的自動封口水袋。裝滿水后，和自行車內(nèi)胎的氣門芯一樣，能將袋口自行封閉。</p><p>　　水封爆破是將炮眼的爆藥先用一小段炮泥填好，然后再給炮眼口填一小段炮泥填好，兩段炮泥之間的空間，插入細注水管注水，注滿后抽出注水管，并將炮泥上的小孔堵塞。</p><p>　　2.4 凈化風(fēng)流</p><p>　　凈化風(fēng)流是使井巷中含塵的空氣

69、通過一定的設(shè)施或設(shè)備，將礦塵捕獲的技術(shù)措施。目前使用較多的是水幕和濕式除塵裝置。</p><p>　　2．4．1水幕凈化風(fēng)流</p><p>　　水幕是在敷設(shè)于巷道頂部或兩幫的水管上間隔地安上數(shù)個噴霧器噴霧形成的，如圖1-5所示。噴霧器的布置應(yīng)以水幕布滿巷道斷面為原則，并盡可能靠 近塵源，縮小含塵空氣的彌散范圍。

70、 凈化水幕應(yīng)安設(shè)在支護完好、壁面平整、無斷裂破碎的巷道段內(nèi)。一般安設(shè)位置為：</p><p>　?、俚V井總?cè)腼L(fēng)流凈化水幕：距井口20～100m巷道 </p><p>　　內(nèi)； 圖1-5 巷道水幕示意</p><p>　?、诓蓞^(qū)入風(fēng)流凈化水幕：風(fēng)流分叉口支流里側(cè)20～50m

71、巷道內(nèi)； </p><p>　?、鄄擅夯仫L(fēng)流凈化水幕：距工作面回風(fēng)口10～20m回風(fēng) </p><p>　　④掘進回風(fēng)流凈化水幕：距工作面30～50m巷道內(nèi)；</p><p>　　⑤巷道中產(chǎn)塵源凈化水幕：塵源下風(fēng)側(cè)5～10m巷道內(nèi)。</p><p>　　水幕的控制方式可根據(jù)巷道條件，選用光電式、觸控式或各種機械傳動的控制方式。選用的原則是

72、既經(jīng)濟合理又安全可靠。在徐州董莊礦曾做過試驗，在距掘進工作面20、40和60 m處各設(shè)了一道水幕，工作面含塵風(fēng)流經(jīng)第一道水幕后降塵率為59％～60.5％，經(jīng)第二道水幕后降塵率為78.2％～80％，經(jīng)第三道水幕后，礦塵濃度只有0.78mg／m3，降塵率達到98.6％。 </p><p>　　2．4．2濕式除塵裝置</p><p>　　除塵裝置（或除塵器）是指把氣流或空氣中含有的固體粒子分離

73、并捕集起來的裝量，又稱集塵器或捕塵器。根據(jù)是否利用水或其他液體，除塵裝置可分為干式和濕式兩大類。煤礦一般采用濕式除塵裝置，其工作原理是通過塵粒與液滴的慣性碰撞進行除塵。</p><p>　　2.5 個體防護</p><p>　　個體防護是指通過佩戴各種防護面具以減少吸入人體粉塵的一項補救措施。個體防護的用具主要有防塵口罩、防塵風(fēng)罩、防塵帽、防塵呼吸器等，其目的是使佩戴者能呼吸凈化后的清

74、潔空氣而不影響正常工作。</p><p>　　礦井要求所有接觸粉塵作業(yè)人員必須佩戴防塵口罩，對防塵口罩的基本要求是：阻塵率高，呼吸阻力和有害空間小，佩戴舒適，不妨礙視野，普通紗布口罩阻塵率低，呼吸阻力大，潮濕后有不舒適的感覺，應(yīng)避免使用。防塵安全帽防治效果較好，它可以截留99%以上的粉塵。此外壓風(fēng)呼吸器是一種隔絕式的新型個人和集體呼吸的防護裝置。它利用的礦井壓縮空氣，在經(jīng)離心力作用脫去油霧和活性炭吸附過濾等凈化

75、過程后，經(jīng)減壓閥同時向多人均衡配氣以供呼吸。</p><p>　　個體防護不可以也不能完全代替其他防塵技術(shù)措施。鑒于目前絕大部分礦井尚未達到國家規(guī)定的衛(wèi)生標準的情況，采取一定的個體防護措施是必要的。</p><p>　　目前，傳統(tǒng)的內(nèi)外噴霧除塵技術(shù)還存在著可靠性低效果差等問題，而體積龐大的巷道除塵風(fēng)機又因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用工作面面積的空間大，費用高而難以在只有中小斷面的我國廣泛使用；降塵技術(shù)隨

76、使部分粉塵降于地面，但是爆破和其他震動沖擊仍能使大量粉塵在短時間內(nèi)飛揚，達到爆炸濃度而發(fā)生爆炸；而為了減少落塵的爆炸性危害而采取的防爆措施，無疑會使生產(chǎn)成本增加。在這五類防塵措施中，減塵措施是防塵工作治本性措施，是實現(xiàn)粉塵濃度達到國家標準的根本措施，在礦井防塵技術(shù)措施中應(yīng)優(yōu)先考慮采用。 </p><p>　　3 煤礦粉塵測定與分析</p><p>　　為能有效治理粉塵危害，必須對掘進工作面

77、的粉塵進行全面測定與分析，具有實際意義的是粉塵在各生產(chǎn)狀況下實際產(chǎn)塵強度，最終是以某個時間、空間及設(shè)備的工作狀態(tài)所產(chǎn)生的塵量為基本參數(shù)。</p><p>　　對于本設(shè)計負責的8個濾膜的產(chǎn)塵量為4.16g/d，每天一班，每班8小時，那么產(chǎn)塵強度為4.16/8=0.52g/h，又因為8個濾膜，6個是8cm長的并且大小等相同，另外2個是9cm長的，也相同，按照一定的分配原則，8cm長的的發(fā)塵強度為0.036g/h，9c

78、m的為0.04g/h。</p><p>　　8個濾膜的粉塵分散度如下頁表所示：</p><p>　　從表中可以看出，濾膜的粉塵顆粒比較細微，表內(nèi)統(tǒng)計說明2～20μm以上的粉塵的分散度約為60%～80%。這些參數(shù)為治理方案的確定、設(shè)備的選型起這重要的作用。</p><p>　　表3-1 濾膜的粉塵分散度</p><p>　　在煤礦作業(yè)環(huán)境中沒有

79、除塵設(shè)備所測的粉塵濃度、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的浮游礦塵比例，從數(shù)據(jù)上分析說明5μm以下的呼吸性粉塵的分散度約為20％－38％。這對人體有很大的危害。（如下表數(shù)據(jù)所示）</p><p><b>　　3.1粉塵性質(zhì)分析</b></p><p>　　對粉塵性質(zhì)的進一步研究對以后設(shè)計中除塵方案的確定及除塵設(shè)備的選用有重大意義。</p><p>　　3.1.1

80、粉塵的分類</p><p>　　1）按物質(zhì)組成分類 粉塵可分為有機塵、無機塵、混合塵。有機塵包括植物塵、動物塵、加工有機塵；無機塵包括礦塵、金屬塵、加工無機塵等。本次設(shè)計就是屬于無機塵。</p><p>　　2）按粒徑分類 按塵粒大小或在顯微鏡下可見程度粉塵可分為：粗塵，粒徑大于40μm，細塵，粒徑10～40μm，在明亮光線下肉眼可以看見；顯微塵，粒徑0.25～10μm，用光學(xué)顯微鏡可以觀

81、察；亞顯微塵，粒徑小于0.25μm，需用電子顯微鏡才能觀察到。不同粒徑的粉塵在呼吸器官中沉著的位置也不同，又分為：可吸入性粉塵即可以吸入呼吸器官，直徑約大于10μm的粉塵；微細粒子直徑小于2.5μm的細粒粉塵，微細粉塵會沉降于人體肺泡中。</p><p>　　3）按形狀分類 不同形狀的粉塵可以分為：</p><p>　　a三相等長粒子，即長、寬、高的尺寸相同或接近的粒子，如正多邊形及其他與

82、之接近的不規(guī)則形狀粒細子；</p><p>　　b 片形粒子，既兩方向的長度比第三方向長得多，如薄片狀、鱗片狀年粒子；</p><p>　　c 纖維形粒子，既在一個方向上長得多的粒子，如柱狀、針狀、纖維粒子；</p><p>　　d 球形粒子，外形成圓形或橢圓形。</p><p>　　4）按化學(xué)特性分類：</p><p&g

83、t;　　由粉塵的濕潤性、粘性、燃燒爆炸性、導(dǎo)電性、流動性可以區(qū)分不同屬性的粉塵。如按粉塵的濕潤性能夠分為濕潤角小于90º的親水性粉塵和濕潤角大于90º的疏水性粉塵；按粉塵的黏性力分為拉斷力小于60Pa的不粘塵，60～300Pa的微粘塵，300～600Pa的中粘塵，大于600Pa的強粘塵；按粉塵燃燒、爆炸性分為易燃、易爆粉塵和一般粉塵；按粉塵流動性可分為安息角小于30º的流動行好的粉塵，安息角為30º

84、;～45º的流動中等的粉塵既安息角大于45º的流動性差的粉塵。按粉塵的導(dǎo)電性和靜電除塵的難易分為大于1011Ω.cm的高比電阻粉塵，104～1011Ω.cm的中比電阻粉塵，小于104 Ω.cm的低比電阻粉塵。</p><p>　　5）其他分類中還有分為生產(chǎn)性粉塵和大氣塵，纖維性粉塵和顆粒狀，一次揚塵和二次性揚塵等。</p><p>　　3.2粉塵的物理特性</p&

85、gt;<p>　　塵粒具有形狀、粒徑、密度、比表面積四大基本特性，還具有磨損性、荷電性、濕潤性、黏著性以及爆炸性等重要性質(zhì)。塊壯物料破碎成細小的粉狀微粒后，除了繼續(xù)保持原有的主要物理化學(xué)性質(zhì)外，還出現(xiàn)了許多新的特性，如爆炸性、帶電性等。</p><p>　　大體上，粉塵的物理性質(zhì)包括以下方面：</p><p>　　1）粉徑分布，是指粉塵中各種粒徑的粒子所占的百分比；</

86、p><p>　　2）密度，指粉塵的質(zhì)量與同體積的4℃的水質(zhì)量之比；</p><p>　　3）比電阻，指粉塵本體與其表面化學(xué)膜電阻率之和；</p><p>　　4）可磨性，指粉塵被研磨的難易程度，用待測粉塵與標準粉塵在相同條件下研磨消耗能量或時間之比值表示；</p><p>　　5）安息角（靜止角、自然傾角），指粉塵自然堆放在水平面上形成圓錐體的底

87、角；</p><p>　　6）粘度，指粉塵之間一層對另一層的粘結(jié)力；</p><p>　　7）親水性，指粉塵與水接觸時被水濕潤的程度；</p><p>　　8）爆炸極限，指粉塵在空氣中遇有高溫、明火等發(fā)生爆炸的最低質(zhì)量濃度；</p><p>　　9）含水率，指單位體積粉塵中含有水分的數(shù)量；</p><p>　　10）比

88、表面積，指單位質(zhì)量粉塵中含有的內(nèi)表面積與外表面積之和；</p><p>　　11）粉塵形狀，諸如片狀、纖維狀、球形等。</p><p>　　在這些特性中，與除塵技術(shù)關(guān)系密切的，有以下幾個方面：</p><p>　　3.2.1粉塵的密度</p><p>　　單位體積中粉塵的質(zhì)量稱為粉塵的密度ρ其單位是kg/m3或g/cm3。</p>

89、<p>　　由于粉塵的產(chǎn)生情況不同、實驗條件不同，獲得的密度值也不同。一般將粉塵的密度分為真密度和堆積密度等不同的概念。</p><p><b>　　1）真密度</b></p><p>　　由于粉塵顆粒表面不平和其內(nèi)部的空隙，所以塵粒表面及其內(nèi)部吸附著一定的空氣。粉塵的真密度是設(shè)法將吸附在塵粒表面及其內(nèi)部的空氣排除后測得的粉塵自身的密度。用ρp表示。&l

90、t;/p><p><b>　　2）堆積密度</b></p><p>　　固體研磨而形成的粉塵，在表面未氧化前，其真密度與母料密度相同。呈堆積狀態(tài)存在的粉塵，除了每個塵粒吸附喲一定空氣外，塵粒之間的空隙中也含有空氣。將包括粉體粒子間氣體空間在內(nèi)的粉塵密度稱為堆積密度。可見，對同一種粉塵來說，其堆積密度值一般要小于真密度值。如煤粉燃燒產(chǎn)生的飛灰粒子，含有熔凝的空氣球，其堆積密

91、度為1.07 g/cm3，真密度為 2.2 g/cm3。</p><p>　　密度對重力、慣性、離心式除塵器的除塵率關(guān)系很大，而堆積密度則與設(shè)計粉塵的存儲設(shè)備和粉塵的在飛揚問題有關(guān)。當粉塵的密度與堆積密度之比為10以上時，需要特別注意解決粉塵的二次飛揚問題。</p><p>　　若將粉塵之間的空隙體積與包含空隙的粉塵總體之比稱為空隙率，用ε表示，則粉塵的真密度ρp與堆積密度ρp之間存在如下

92、關(guān)系</p><p>　　ρb=（1-ε）ρp （3-1）</p><p>　　對于一定種類的粉塵來說，ρp是定值，而ρb隨空隙率ε變化而變化。ε值與粉塵的種類、粒徑及充填方式等因素有關(guān)。粉塵愈細，吸附的空氣愈多，ε值愈大；充填過程加壓或進行震動，ε值減小。</p><

93、p>　　粉塵的真密度應(yīng)用于研究塵粒在空氣中運動，而堆積密度則可用于存?zhèn)}或灰斗容積的計算等。</p><p>　　3.2.2粉塵的比表面積</p><p>　　單位體積的粉塵具有的總表面積Sp（cm2/cm3）稱為粉塵的比表面積。對于平均粒徑為d p、空隙率為ε的表面光滑球型顆粒，其比表面積定義 </p><p><b>　　(3-2)</b&g

94、t;</p><p>　　對于非球型顆粒組成的粉塵，其比表面積定義為</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 φm為—顆粒群的形狀系數(shù)。即。細砂平均φm =0.75；細煤粉φm =0.73；煙灰φm =0.55；纖維塵φm =0.30。</p><p>　　比表面積常用來表示粉塵的總體的

95、細度，是研究通過粉塵層流體阻力以及研究化學(xué)反應(yīng)、傳質(zhì)、傳熱現(xiàn)象的參數(shù)之一。</p><p>　　3.2.3粉塵的含水量及其潤濕性</p><p><b>　　1）粉塵的含水量</b></p><p>　　粉塵中所含水分一般可分為三類：</p><p>　　a 自由水:附著在表面或包含在凹面及細孔中的水分；</p&g

96、t;<p>　　b 結(jié)合水:緊密結(jié)合在顆粒內(nèi)部，用一般干燥方法不易全部去除的水分；</p><p>　　c 化學(xué)結(jié)合水: 是顆粒的組成部分，如結(jié)晶水。</p><p>　　通過干燥過程可以除去自由水和一部分結(jié)合水分，其余部分作為平衡水分殘留，其量隨干燥條件而變化。</p><p>　　3.2.4粉塵的粘附性</p><p>　

97、　粉塵的粘附性是指粉塵顆粒之間凝聚的可能性或粉塵對器壁粘附堆積的可能性。粉塵顆粒由于凝聚變大，有利于提高除塵器的捕集效率，而從另一方面來說，粉塵對器壁的粘附會造成裝置和管道的堵塞或引起故障。</p><p>　　一般認為，粘附現(xiàn)象與作用在顆粒之間的粘著力以及與固體壁面之間的作用力有關(guān)。時間證明，顆粒細，含水率高及荷電量大的粉塵易于粘附在器壁上，此外，還與粉塵的氣流運動狀況及壁面粗糙情況有關(guān)。所以在除塵系統(tǒng)或氣流輸

98、送系統(tǒng)中，要根據(jù)經(jīng)驗選擇適當?shù)臍饬魉俣?，并盡量把器壁加工光滑，以減少粉塵的粘附。</p><p>　　3.2.5粉塵的安息角</p><p>　　粉塵的安息角是指粉塵通過小孔連續(xù)地下落到水平板上時，堆積成的錐體母線與水平面的夾角（也叫靜止角或堆積角）。安息角是粉塵物料所具有的動力特性之一。它與粉塵的種類、粒徑、形狀和含水量等因素有關(guān)。多數(shù)粉塵的安息角的平均值在35°～36

99、6;左右，對于同一種粉塵，粒徑愈小，安息角愈大，表面愈光滑和愈接近球形的粒子，安息角愈小。含水率愈大，安息角愈大。安息角是設(shè)計除塵設(shè)備及管道的主要依據(jù)。</p><p>　　3.2.6粒徑與分散度</p><p>　　塵粒如呈球形，可取其直徑為粒徑。但實際上塵粒的形狀是很復(fù)雜的，多為不定形的。若要求得單一塵粒粒徑需借用不同的方法測出起代表性尺寸，叫做塵粒粒徑。用的較多的有顯微鏡粒徑、Sto

100、rkesl粒徑、篩分粒徑。</p><p>　　粉塵的各種粒級（某一粒徑范圍，如5～10µm，10～15µm等）所占質(zhì)量或顆粒數(shù)的百分比（%），稱為質(zhì)量分散度或顆粒分散度。粉塵的粒徑值是粉塵的主要特性之一，其粒徑分布大部分是細塵粒還是粗塵粒，是最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。</p><p>　　粉塵分散度對除塵工作具有重要的意義，是除塵系統(tǒng)設(shè)計、管徑計算以及選擇除塵設(shè)備的主要依據(jù)之一。

101、</p><p><b>　　3.2.7 凝聚性</b></p><p>　　粉塵微粒產(chǎn)生時的高溫，塵粒表面的電荷、布朗運動和聲波的震動以及磁力作用，可使塵粒相互撞擊而引起凝聚。這一特殊性對除塵的原理和除塵效率起著不可忽視的作用。近年來發(fā)展的新型除塵器都設(shè)法利用這一特性，超聲波除塵器就是利用聲波使塵粒凝聚成微粒團，然后在送入旋風(fēng)除塵器，這樣，對于微小塵粒也能獲得高效率

102、</p><p>　　4 除塵方案確定的原則</p><p>　　除塵方案的確定，就是選擇最優(yōu)的除塵系統(tǒng)，在滿足除塵要求的條件下，盡量做到除塵設(shè)備的最佳配置，綜合考慮各種因素，盡量滿足技術(shù)和經(jīng)濟合理。</p><p>　　4.1除塵系統(tǒng)的選擇</p><p>　　4.1.1除塵系統(tǒng)的分類及特點</p><p>　　

103、4.1.1.1按除塵系統(tǒng)的配置特點和規(guī)模可分為：</p><p>　　1）就地除塵系統(tǒng)。除塵設(shè)備直接置于生產(chǎn)粉塵的設(shè)備上，基本不需要除塵管道。</p><p>　　2）分散除塵系統(tǒng)。把就近性質(zhì)相同的產(chǎn)塵點用管道連接起來，共用一臺除塵設(shè)備和除塵風(fēng)機，是目前較為常用的除塵系統(tǒng)。</p><p>　　3）集中除塵系統(tǒng)。把整個巷道或者幾個巷道的產(chǎn)塵點聯(lián)結(jié)與一個除塵系統(tǒng)，共用

104、一臺除塵設(shè)備和風(fēng)機，是目前常用的除塵系統(tǒng)。</p><p>　　4.1.1.2按常用的除塵設(shè)備可分為： </p><p>　　1）干式除塵系統(tǒng)。除塵設(shè)備用干式除塵器（旋風(fēng)除塵器、電除塵器、袋式除塵器）不需要水和其他介質(zhì)做除塵介質(zhì)。</p><p>　　2）濕式除塵系統(tǒng)。除塵設(shè)備常用濕式除塵器（沖激式除塵器、文氏除塵器、水膜除塵器）需要水或其他介質(zhì)做除塵介質(zhì)。<

105、/p><p>　　3）干濕結(jié)合除塵系統(tǒng)。干式除塵器和濕式除塵器聯(lián)合使用。</p><p>　　4.1.1.3按除塵設(shè)備的級數(shù)可分為： </p><p>　　1）單級除塵系統(tǒng)：除塵設(shè)備采用單級。目前工程上采用的絕大多數(shù)為此類除塵系統(tǒng)。</p><p>　　2）多級除塵系統(tǒng)：除塵設(shè)備采用二級或二級以上的除塵器，只有在單級不能滿足排氣標準時才采用多級。

106、</p><p>　　4.1.1.4按除塵設(shè)備和風(fēng)機的位置可分為：</p><p>　　1）負壓除塵系統(tǒng)。除塵器位于通風(fēng)機之前。通過通風(fēng)機的氣體已經(jīng)經(jīng)過除塵設(shè)備，含塵濃度變低，這樣通風(fēng)機所受的阻力大大降低，運行壽命長，適用于處理初濃度高的含塵氣體。</p><p>　　2）正壓除塵系統(tǒng)。除塵器位于通風(fēng)機之后?？梢越档湍芎?，但通風(fēng)機所受的阻力加大，主要適用于處理初濃度

107、低的含塵氣體。</p><p>　　4.1.2除塵系統(tǒng)的設(shè)計要點：</p><p>　　1）對除塵系統(tǒng)進行合理的劃分和規(guī)劃。</p><p>　　2）采用適宜的塵源密閉罩或粉塵捕集設(shè)備，并且要符合各礦的實際情況。</p><p>　　3）根據(jù)粉塵的性質(zhì)和氣體的特性，采用適宜的除塵器和除塵風(fēng)機。</p><p>　　4）

108、合理地設(shè)計和布局除塵管道，除塵器，除塵風(fēng)機</p><p>　　5）對分散和集中的除塵系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置必要的調(diào)節(jié)閥門，以保證各揚塵點的風(fēng)量，還需要設(shè)置必要的電氣控制和輔助系統(tǒng)。</p><p>　　6）據(jù)粉塵的性質(zhì)和氣體的特性，選擇合理的粉塵輸送設(shè)備。</p><p>　　7）要盡可能采用節(jié)能技術(shù)，降低除塵系統(tǒng)的能耗。</p><p>　　8）要

109、考慮設(shè)置必要的檢修和維護空間。</p><p>　　4.1.3除塵系統(tǒng)的設(shè)計步驟</p><p>　　1）了解工藝流程，工藝設(shè)備及其配置情況，根據(jù)粉塵在工藝生產(chǎn)過程中的散發(fā)情況，確定密閉罩形式和抽風(fēng)點的位置。</p><p>　　2）根據(jù)工藝設(shè)備的工作情況和密閉狀態(tài)，決定除塵點的風(fēng)量。</p><p>　　3）根據(jù)工藝生產(chǎn)情況，抽風(fēng)點的位置和

110、數(shù)量，劃分除塵系統(tǒng)。</p><p>　　4）根據(jù)抽風(fēng)點氣體中所含粉塵的性質(zhì)、含塵濃度、井下空氣條件、掘進工作面狀況，考慮除塵系統(tǒng)所要達到的具體環(huán)境標準，選擇凈化設(shè)備的形式及數(shù)量，并布置除塵器的具體位置。</p><p>　　5）布置管道位置具體走向，繪制平斷面草圖和系統(tǒng)圖。</p><p>　　6）計算系統(tǒng)摩擦阻力和局部阻力。</p><p&g

111、t;　　7）選擇風(fēng)機和電機。</p><p><b>　　8）選擇管道附件。</b></p><p><b>　　9）繪制工程圖。</b></p><p>　　4.2除塵設(shè)備的選用</p><p>　　4.2.1常用除塵設(shè)備的分類及特點</p><p>　　4.2.1.1按除

112、塵機理分類</p><p>　　根據(jù)主要除塵機理的不同，目前常用的除塵器可以分為以下幾類：</p><p>　　1）重力除塵，如重力沉降室；</p><p>　　2）慣性除塵，如慣性除塵器；</p><p>　　3）離心力除塵，如旋風(fēng)除塵器；</p><p>　　4）過濾除塵，如袋式除塵器、顆粒程除塵器、纖維過濾器、紙