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摘要：分析了矿井粉尘的基本性质，阐明了粉尘捕捉剂的构成、降尘机理及自动添加装置的使用方法，通过现场试用，取得了良好的降尘效果。
关键词：粉尘分析降尘剂自动添加装置；配比浓度使用效果
1.背景
根据国家对煤矿井下作业环境的相关政策要求，对职业病防治工作的加强，全国各煤矿企业正全面开展矿井粉尘的治理工作，以确保企业的安全生产、并提高经济、社会、环境、安全效益。目前我国煤矿普遍采用的煤层注水、喷雾降尘，但是降尘效果不理想。在防尘水中添加粉尘捕捉剂，应用于喷雾降尘以及煤层注水中，实际降尘率可达到90%以上。
2.粉尘捕捉剂的机理
2.1粉尘捕捉剂的机理
目前我国煤矿普遍采用以水为主的综合防尘措施。如煤层注水、喷雾洒水、湿式作业及湿式除尘等。喷雾降尘机理是水雾颗粒结合飘浮在空气中的粉尘微粒，使其重力增加而加速沉降。然而研究和实践都表明，清水的降尘效果不理想，其降尘率最大能到60%左右，对于呼吸性粉尘的降尘率仅能达到28%，其原因一是煤尘、岩尘颗粒的表面疏水性，水的表面张力阻碍水雾微粒结合润湿粉尘微粒。一般矿井水水质具有高硬度高堿度的性质，电导率高达2000NTU以上，矿井水表面张力大，更难以润湿粉尘颗粒；原因之二是粉尘颗粒携带静电，部分高压喷雾中水雾也带有静电，电性相同，相互排斥。粉尘悬浮稳定，不易沉降；原因之三是由于粉尘颗粒很小，重量轻，不易沉降。
2.2粉尘捕捉剂捕尘降尘机理：
（1）降低水分子表面张力：粉尘捕捉剂中的表面活性组分是亲水基和疏水基两种功能团组成的化合物。所谓亲水基是易溶于水或易被水湿润的原子团；而疏水基则与油类有亲合性。溶入防尘水中时，其亲水基端即快速插入水中，而疏水基则被排斥伸向空气中，粉尘捕捉剂的疏水基在水溶液表面上形成紧密排列的界面吸附层，降低水溶液的表面张力，同时疏水基与粉尘颗粒表面性质相同，有吸附作用，可吸附粉尘颗粒，大大改善降尘效果。
（2）消除静电，粉尘捕捉剂的抗静电性质可以消除了雾化微粒的静电，减少静电斥力，增加水雾和粉尘的结合几率并破坏其悬浮稳定性。
（3）增加接触面积粉尘捕捉剂良好的发泡性能使得喷出的水雾是微小的泡沫，大大增加与粉尘颗粒之间的接触面积，增加捕捉粉尘颗粒的几率，提高降尘效果。
3.粉尘捕捉剂的用途
粉尘捕捉剂添加到防尘水中，除了用于喷雾降尘，快速捕尘降尘，提高降尘率外，还可以用于煤层注水和冲洗巷道和设备：
煤层注水是防治粉尘产生非常有效的措施，它是通过钻孔并利用水的压力将水注入即将回采的煤层中，注入煤层中的水沿着煤的裂隙向被裂隙分割的煤块渗透并储存于裂隙与孔隙之中，增加煤体的水分，使煤体得到预先湿润，以减少采煤时产生浮游粉尘的能力。添加粉尘捕捉剂后，减小了煤体的湿润角，提高了防尘水在煤体中的毛细管渗透力，能更好地沿着煤体裂隙渗透，增加了注水量。另外，粉尘捕捉剂可减少割煤时产生的静电，充分润湿和软化煤体，减少切割能量从而能减少能耗，改善工作环境，降低劳动强度。
粉尘捕捉剂添加到防尘水中，由于对煤尘岩尘的润湿能力提高，在冲洗巷道时可大大减少用水量，缩短冲洗时间，减少由于冲洗导致的落尘再次漂浮于空气中，避免二次扬尘。
4. 粉尘捕捉剂的安全使用：
4.1人员安全：经“中国疾病控制中心职业卫生与中毒控制所”做急性皮肤和眼睛刺激检验，产品符合《新化学物质危害评估导则》中有关规定，对眼镜皮肤无刺激性。
4.2设备安全：委托“上海化工研究院”检验，产品对金属无腐蚀性（不锈钢、碳钢、铝等材质）。
4.3矿井安全：委托“上海化工研究院”检测克里夫兰闪点，产品不具有可燃可爆性。
5.粉尘捕捉剂的应用方案抑制尘源-捕捉沉降-封堵沉降
5.1 粉尘捕捉剂用量
粉尘捕捉剂与防尘水的常规比例为万分之二 ～ 万分之五。
5.2 粉尘捕捉剂添加系统
矿井作业的特点以及不同矿井的需求，粉尘捕捉剂可以在地面添加、主水平添加或某采掘工作面添加：
（1）地面添加系统：适用于小型煤矿或单水平矿井，直接安装于防尘水主管路。由计量泵、防尘水流量计、贮药罐以及电控系统，可实现粉尘捕捉剂随防尘水流量变化而变化的定比例添加。管理方便，维护简单。
（2）井下计量添加系统：采用煤安电机，煤安计量泵，贮药罐和流量计组成的添加系统，连接到防尘水主管路或某水平的防尘水管路中，安装简单，维护简单，运行稳定。适用电源：660/1140V，电机功率：0.55KW。
6.井下粉尘浓度的监测
6.1 人工监测：呼吸性粉尘浓度监测应在正常生产时段进行，按监测周期分析检测。
6.2 在线监测：粉尘浓度传感器，采用光散射原理，自动分析检测粉尘浓度，实时显示粉尘浓度，可输出标准频率信号，在粉尘浓度超限时控制喷雾泵，实现在线监测并自动控制喷雾，并可以远程数据传输到调度室，在地面即可监控粉尘治理效果。
7.效益分析
7.1经济效益
矿井粉尘得到治理后，工作环境得到改善，可减少除尘风机的运行时间，从而节约除尘风机电力消耗；由于悬浮粉尘浓度降低，减少井下仪器设备在粉尘环境中曝露时间，减少磨损，减少维修维护费用。
7.2 安全效益
该技术的实施减少空气中粉尘浓度，改善作业面能见度，减少工伤以及降低煤尘爆炸的几率。
7.3 社会效益
改善作业环境，减少职业病，属于煤炭行业安全环保项目，符合国家产业政策，是很好的清洁生产项目，符合国家相关产业奖励及扶持政策，社会效益、环境效益显著。
8.结论
粉尘捕捉剂的研发和使用，为煤炭行业清洁生产提供了成功技术经验与成套技术，提高企业形象，具有很高的社会经济效益。
作者简介：
李玉元1963年出生，毕业于山东矿院，学士学位，高级工程师，从事井下通防管理工作。
关键词：粉尘分析降尘剂自动添加装置；配比浓度使用效果
1.背景
根据国家对煤矿井下作业环境的相关政策要求，对职业病防治工作的加强，全国各煤矿企业正全面开展矿井粉尘的治理工作，以确保企业的安全生产、并提高经济、社会、环境、安全效益。目前我国煤矿普遍采用的煤层注水、喷雾降尘，但是降尘效果不理想。在防尘水中添加粉尘捕捉剂，应用于喷雾降尘以及煤层注水中，实际降尘率可达到90%以上。
2.粉尘捕捉剂的机理
2.1粉尘捕捉剂的机理
目前我国煤矿普遍采用以水为主的综合防尘措施。如煤层注水、喷雾洒水、湿式作业及湿式除尘等。喷雾降尘机理是水雾颗粒结合飘浮在空气中的粉尘微粒，使其重力增加而加速沉降。然而研究和实践都表明，清水的降尘效果不理想，其降尘率最大能到60%左右，对于呼吸性粉尘的降尘率仅能达到28%，其原因一是煤尘、岩尘颗粒的表面疏水性，水的表面张力阻碍水雾微粒结合润湿粉尘微粒。一般矿井水水质具有高硬度高堿度的性质，电导率高达2000NTU以上，矿井水表面张力大，更难以润湿粉尘颗粒；原因之二是粉尘颗粒携带静电，部分高压喷雾中水雾也带有静电，电性相同，相互排斥。粉尘悬浮稳定，不易沉降；原因之三是由于粉尘颗粒很小，重量轻，不易沉降。
2.2粉尘捕捉剂捕尘降尘机理：
（1）降低水分子表面张力：粉尘捕捉剂中的表面活性组分是亲水基和疏水基两种功能团组成的化合物。所谓亲水基是易溶于水或易被水湿润的原子团；而疏水基则与油类有亲合性。溶入防尘水中时，其亲水基端即快速插入水中，而疏水基则被排斥伸向空气中，粉尘捕捉剂的疏水基在水溶液表面上形成紧密排列的界面吸附层，降低水溶液的表面张力，同时疏水基与粉尘颗粒表面性质相同，有吸附作用，可吸附粉尘颗粒，大大改善降尘效果。
（2）消除静电，粉尘捕捉剂的抗静电性质可以消除了雾化微粒的静电，减少静电斥力，增加水雾和粉尘的结合几率并破坏其悬浮稳定性。
（3）增加接触面积粉尘捕捉剂良好的发泡性能使得喷出的水雾是微小的泡沫，大大增加与粉尘颗粒之间的接触面积，增加捕捉粉尘颗粒的几率，提高降尘效果。
3.粉尘捕捉剂的用途
粉尘捕捉剂添加到防尘水中，除了用于喷雾降尘，快速捕尘降尘，提高降尘率外，还可以用于煤层注水和冲洗巷道和设备：
煤层注水是防治粉尘产生非常有效的措施，它是通过钻孔并利用水的压力将水注入即将回采的煤层中，注入煤层中的水沿着煤的裂隙向被裂隙分割的煤块渗透并储存于裂隙与孔隙之中，增加煤体的水分，使煤体得到预先湿润，以减少采煤时产生浮游粉尘的能力。添加粉尘捕捉剂后，减小了煤体的湿润角，提高了防尘水在煤体中的毛细管渗透力，能更好地沿着煤体裂隙渗透，增加了注水量。另外，粉尘捕捉剂可减少割煤时产生的静电，充分润湿和软化煤体，减少切割能量从而能减少能耗，改善工作环境，降低劳动强度。
粉尘捕捉剂添加到防尘水中，由于对煤尘岩尘的润湿能力提高，在冲洗巷道时可大大减少用水量，缩短冲洗时间，减少由于冲洗导致的落尘再次漂浮于空气中，避免二次扬尘。
4. 粉尘捕捉剂的安全使用：
4.1人员安全：经“中国疾病控制中心职业卫生与中毒控制所”做急性皮肤和眼睛刺激检验，产品符合《新化学物质危害评估导则》中有关规定，对眼镜皮肤无刺激性。
4.2设备安全：委托“上海化工研究院”检验，产品对金属无腐蚀性（不锈钢、碳钢、铝等材质）。
4.3矿井安全：委托“上海化工研究院”检测克里夫兰闪点，产品不具有可燃可爆性。
5.粉尘捕捉剂的应用方案抑制尘源-捕捉沉降-封堵沉降
5.1 粉尘捕捉剂用量
粉尘捕捉剂与防尘水的常规比例为万分之二 ～ 万分之五。
5.2 粉尘捕捉剂添加系统
矿井作业的特点以及不同矿井的需求，粉尘捕捉剂可以在地面添加、主水平添加或某采掘工作面添加：
（1）地面添加系统：适用于小型煤矿或单水平矿井，直接安装于防尘水主管路。由计量泵、防尘水流量计、贮药罐以及电控系统，可实现粉尘捕捉剂随防尘水流量变化而变化的定比例添加。管理方便，维护简单。
（2）井下计量添加系统：采用煤安电机，煤安计量泵，贮药罐和流量计组成的添加系统，连接到防尘水主管路或某水平的防尘水管路中，安装简单，维护简单，运行稳定。适用电源：660/1140V，电机功率：0.55KW。
6.井下粉尘浓度的监测
6.1 人工监测：呼吸性粉尘浓度监测应在正常生产时段进行，按监测周期分析检测。
6.2 在线监测：粉尘浓度传感器，采用光散射原理，自动分析检测粉尘浓度，实时显示粉尘浓度，可输出标准频率信号，在粉尘浓度超限时控制喷雾泵，实现在线监测并自动控制喷雾，并可以远程数据传输到调度室，在地面即可监控粉尘治理效果。
7.效益分析
7.1经济效益
矿井粉尘得到治理后，工作环境得到改善，可减少除尘风机的运行时间，从而节约除尘风机电力消耗；由于悬浮粉尘浓度降低，减少井下仪器设备在粉尘环境中曝露时间，减少磨损，减少维修维护费用。
7.2 安全效益
该技术的实施减少空气中粉尘浓度，改善作业面能见度，减少工伤以及降低煤尘爆炸的几率。
7.3 社会效益
改善作业环境，减少职业病，属于煤炭行业安全环保项目，符合国家产业政策，是很好的清洁生产项目，符合国家相关产业奖励及扶持政策，社会效益、环境效益显著。
8.结论
粉尘捕捉剂的研发和使用，为煤炭行业清洁生产提供了成功技术经验与成套技术，提高企业形象，具有很高的社会经济效益。
作者简介：
李玉元1963年出生，毕业于山东矿院，学士学位，高级工程师，从事井下通防管理工作。