礦山防塵技術包括風、水、密、凈和護等5個方面,并以風、水為主。風就是通風除塵;水是指濕式作業(yè);密是指密閉抽塵;凈是凈化風流;護是采取個體防護措施。
1.防塵技術
采煤工作面防塵。包括煤層注水、合理選擇采煤機截割機構和噴霧降塵。
掘進工作面防塵。包括掘進工作面防塵、機掘工作面通風除塵和錨噴支護防塵。運輸、轉載防塵。包括機械控制自動噴霧降塵裝置和電器控制自動噴霧降塵裝置。
綜合防塵措施。包括濕式鉆眼、沖刷井壁巷幫、使用水炮泥、放炮噴霧、裝巖(煤)灑水和凈化風流等措施。
2.煤塵防、隔爆措施
煤塵爆炸必須在3個條件同時具備時才可能發(fā)生,即粉塵本身具有爆炸性;粉塵懸浮在空氣中并達到一定濃度;有足以點燃粉塵的熱源。
如果不讓這些條件同時存在,或者破壞已經形成的這些條件,就可以防止煤塵爆炸的發(fā)生和發(fā)展。這是制定各種防止煤塵爆炸措施的出發(fā)點和基本原則。
第一,采取防塵措施。一般情況下,生產場所的浮游煤塵濃度是遠低于爆炸下限濃度的。但是,因空氣震蕩(放炮的沖擊波)等原因使沉積煤塵重新飛揚起來,這時的煤塵濃度大大超過爆炸下限濃度。據估算4㎡斷面小巷道的周邊上,只要沉積0.04mm厚的一層煤塵,當它全部飛揚起來,就達到了爆炸下限。實際上,井下的沉積煤塵都超過了這個厚度,所以,減少巷道內的沉積煤塵量并清除出井,是最簡單有效的防爆措施。
各生產環(huán)節(jié)采用有效的防塵,降塵措施,減少煤塵的產生,降低空氣中的煤塵濃度,也就降低了沉積煤塵量。因此,綜合防塵措施既是減少粉塵危害工人健康的措施,也是防止煤塵爆炸的治本措施。
第二,杜絕著火源。井下能引起煤塵爆炸的著火源有電氣火花、摩擦火花、摩擦熱、煤自燃而形成的高溫點、爆破作業(yè)出現(xiàn)的爆燃以及瓦斯爆炸所產生的高溫產物等。消除這類著火源的主要技術措施有:保持礦用電氣設備完好的防爆性能,加強管理防止出現(xiàn)電器設備失爆現(xiàn)象;選用非著火性輕合金材料避免產生危險的摩擦火花;膠帶、風筒、電纜等常用的非金屬材料必須具有阻燃,抗靜電性能;采用阻化劑、凝膠或氮氣防止煤柱、采空區(qū)殘留煤發(fā)生自燃,同時,加強瓦斯管理防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生。
由于煤礦自然條件十分復雜,發(fā)生煤塵爆炸的隨機性很大,除了上述一般性的安全技術措施外,針對煤塵爆炸的特點,各國還研究了防止煤塵爆炸的專門技術,其中使用歷史最長,應用面廣、簡單易行的防止煤塵爆炸技術措施是撒布巖粉法。
第三,撒布巖粉法。這種方法是定期向巷道周邊撒布惰性巖粉,用它覆蓋沉積在巷道周邊上的沉積煤塵。巖粉層在巷道風速很低時,它的粘滯性起到了阻礙沉積煤塵重新?lián)P起的作用。
3.防止煤塵爆炸傳播技術
防止煤塵爆炸傳播技術也稱為隔絕煤塵爆炸傳播技術(以下簡稱隔爆技術),是指把已經發(fā)生的爆炸控制在一定范圍內并撲滅,防止爆炸向外傳播的技術措施。該技術不僅適于對煤塵爆炸的控制,也適用于對瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸的控制。該技術分為兩大類,被動式隔爆技術和自動式隔爆技術。
被動式隔爆技術(也稱隔爆措施)。發(fā)生爆炸的初期,爆炸火焰峰面是超前于爆炸壓力波向前傳播,隨著爆炸反應的繼續(xù)和加強,壓力波逐漸趕上并超前于火焰峰面?zhèn)鞑?,兩者之間有一時間差。被動式隔爆技術就是利用這一規(guī)律,利用壓力波的能量使隔爆措施動作,在巷道內形成撲滅火焰的消焰抑制劑塵云,后續(xù)到達到的火焰進入抑制劑塵云時被撲滅,阻止了爆炸繼續(xù)向前傳播。被動式隔爆技術主要有:巖粉棚,水槽棚和水袋棚,統(tǒng)稱為被動式隔爆棚。被動式隔爆棚的設置方式有3種形式,集中式布置,分散式布置和集中分散式混合布置。根據隔爆棚在井巷系統(tǒng)中限制煤塵爆炸的作用和保護范圍,可將它們分為主要隔爆棚(重型棚)和輔助隔爆棚(輕型棚),重型棚的作用是保護全礦性的安全,設置在礦井兩翼與井筒相通的主要運輸大巷和回風大巷;相鄰煤層之間的運輸巷和回風石門;相鄰采區(qū)之間的集中運輸巷和回風巷。輕型棚的作用是保護一個采區(qū)的安全,在采煤工作面的進風、回風巷;采區(qū)內的煤及半煤巖掘進巷道;采用獨立通風并有煤塵爆炸危險的其他巷道內設置。
自動隔爆技術。被動式隔爆技術的作用原理決定了該技術措施只能在距爆源60~200m(巖粉棚300m)范圍內發(fā)揮抑制爆炸的作用。因此,在爆炸發(fā)生的初期該技術是無效的。此外,在低矮、狹窄和拐彎多的巷道中使用也極其不利,不能發(fā)揮抑爆效果。針對這些缺點,各國研究并使用了自動隔爆技術。
傳感器、控制器和噴灑裝置是自動隔爆裝置三大組成部分,由若干臺自動隔爆裝置組成的隔爆系統(tǒng)即為自動式隔爆措施,采用的傳感器主要有3類:接受瓦斯煤塵爆炸動力效應的壓力傳感器,利用爆炸熱效應的熱電傳感器和利用爆炸火焰發(fā)出的光效應的光電傳感器??刂破魇窍驀姙⒁种苿┑膱?zhí)行機構發(fā)出動作指令的儀器;噴灑機構一般由執(zhí)行機構,噴灑器和抑制劑貯存容器組成。它的作用是將抑制劑(巖粉、干粉或水)擴散于巷道空間形成粉塵云或水霧帶。它的動作應迅速、可靠、能適應爆炸的快速發(fā)展。