2023年干噴法錨噴工藝產(chǎn)塵機(jī)理及降塵對(duì)策

PAGEPAGE6干噴法錨噴工藝產(chǎn)塵機(jī)理及降塵對(duì)策隨著礦井機(jī)械化程度的不斷提高，煤礦礦塵危害日趨突出。煤礦粉塵的危害性不僅表現(xiàn)在易發(fā)生煤塵或瓦斯煤塵爆炸事故，影響作業(yè)平安并危害礦區(qū)周圍的生態(tài)環(huán)境；還表現(xiàn)在易引起工人患?jí)m肺病。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年衛(wèi)生部共收到塵肺病病例報(bào)告9173例，矽肺和煤工塵肺仍是最主要的塵肺病，分別為4358和3967例，兩者共占?jí)m肺病例總數(shù)的90.8%；塵肺新病例主要來自煤炭行業(yè)4477例，占48.80%。統(tǒng)計(jì)資料說明平均年死于塵肺病者比同期井下工人傷亡人數(shù)高一倍左右；煤炭行業(yè)塵肺病患者數(shù)呈增長趨勢(shì)，一大批工人將因此喪失勞動(dòng)能力，影響了煤炭行業(yè)的開展。因此，了解礦塵的根本特性和煤礦產(chǎn)塵規(guī)律，認(rèn)真做好煤礦防塵工作，控制塵肺病發(fā)病率和煤塵爆炸事故，對(duì)于加強(qiáng)煤礦勞動(dòng)保護(hù)、搞好平安文明生產(chǎn)、加速我國煤炭工業(yè)持續(xù)穩(wěn)定地開展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。噴射混凝土技術(shù)應(yīng)用近年來得到迅速開展，目前國內(nèi)礦山錨噴普遍采用干噴法施工工藝。該工藝具有設(shè)備簡(jiǎn)單、移動(dòng)方便、輸送距離長等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用；但其回彈率高、粉塵大、對(duì)施工人員和環(huán)境危害大等缺點(diǎn)。我國錨噴作業(yè)的粉塵濃度，當(dāng)采用干噴法時(shí)一般為150mg/m3左右，少數(shù)到達(dá)400mg/m3左右，個(gè)別到達(dá)1000mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家規(guī)定的20mg/m3(游離SiO2濃度lt;5%)的標(biāo)準(zhǔn)。干噴法工藝流程是將水泥、砂子、石子按一定比例混合成干拌和料后，用強(qiáng)制式拌和機(jī)拌和均勻，再投入到干式噴射機(jī)內(nèi)用壓縮空氣輸送到噴頭，在噴頭處加人水混合之后，以一定的壓力、距離噴射到受噴面上。干噴法噴射混凝土施工中回彈率高，材料消耗增加，并因粗集料損失改變既定配合比，影響噴層強(qiáng)度；粉塵含量高，惡化作業(yè)環(huán)境影響工人健康，速成為困擾噴射混凝土技術(shù)開展的兩大難題。1產(chǎn)塵機(jī)理干噴施工工藝下，錨噴產(chǎn)塵的主要影響因素主要是以下幾個(gè)方面：(1)錨噴過程中形成的氣料三相高速射流影響粉塵的產(chǎn)生。水泥、石子、砂子按配合比拌合成三相物料在噴槍處加水水化成混凝土團(tuán)粒。噴射物料中的粉塵從噴漿機(jī)進(jìn)入輸送管道，利用壓縮空氣作為動(dòng)力，從噴漿口噴出的過程中。噴射所產(chǎn)生的高速氣流以及卷吸作用會(huì)破壞在空氣運(yùn)動(dòng)過程中團(tuán)粒的粘結(jié)，和空氣中的粉塵一起形成物料氣體雙相流。強(qiáng)大的氣流也會(huì)對(duì)混凝土團(tuán)粒產(chǎn)生破壞作用。噴射過程中所形成的紊流射流的橫向摻混作用強(qiáng)烈，在射流邊界上的氣體與周圍氣體發(fā)生動(dòng)量交換、把周圍氣體帶到射流中，隨同射流一起流動(dòng)，即所謂的卷吸作用，從而使射流的橫斷面及流量沿射程方向不斷增加，形成圓錐型流場(chǎng)。由于動(dòng)量交換，產(chǎn)生的高速氣流會(huì)破壞團(tuán)粒的粘結(jié)，并和空氣中的粉塵一起形成物料氣體雙相流，從而造成錨噴粉塵污染源的產(chǎn)生。由于紊流的間歇現(xiàn)象(intermittency，即在流動(dòng)中，某一點(diǎn)測(cè)得的流速在一段時(shí)間是脈動(dòng)的而在另一段時(shí)間中測(cè)不到流速脈動(dòng))，在接近射流邊緣處的間歇系數(shù)甚小，而在射流中心局部，射流流動(dòng)全呈現(xiàn)脈動(dòng)。在此流場(chǎng)中水泥、砂子和石子三相物料的粒徑和重量不同，由于圓形射流紊動(dòng)特性，懸浮的速度，輸送速度和所受的力也不同，導(dǎo)致顆粒的直射、折射和旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生三相物料的團(tuán)粒分崩離析，氣流含塵量高，質(zhì)量大的石子攜帶的動(dòng)能也大，造成回彈，產(chǎn)生粉塵。對(duì)于該壁面射流，水泥、石子、砂子水化成的混凝土團(tuán)粒高速到達(dá)受噴外表時(shí)，與巷道外表或已附著的混凝土發(fā)生碰撞，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生粉塵。(2)錨噴粉塵自身的特點(diǎn)，容易造成粉塵的產(chǎn)生和擴(kuò)散。料氣雙相流沖擊噴槍口，空間變大，速度驟然降低，氣流對(duì)物料的攜帶能力也隨之下降，局部物料沉落；另外，未被濕潤的微小物料顆粒，在高壓氣流的吹動(dòng)下，被氣流吹起，造成回彈并產(chǎn)生粉塵。礦塵塵粒粒度越小，質(zhì)量就越小，礦塵外表積就越大，吸附空氣的能力也比擬強(qiáng)。這樣在礦塵的外表就會(huì)形成一層空氣膜，使得這種粒徑小、質(zhì)量小的礦塵不易沉降，可以常時(shí)間懸浮在井下空氣中。在煤礦具體條件下，各種不同粒徑的礦塵的懸浮情況，除受礦塵塵粒的密度和礦塵分散度因素影響外，還受到空間和風(fēng)流方向的影響。在通常情況下，風(fēng)速越高，懸浮的塵粒數(shù)量就越多，塵粒就越大。懸浮于空氣中的礦塵，如果存在濃度差異，那么礦塵往往就會(huì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域擴(kuò)散移動(dòng)，具有趨向于濃度均勻化，這種特性稱為礦塵的擴(kuò)散性。由于礦塵的這些特性，給錨噴粉塵的防治工作造成了一定影響。對(duì)錨噴粉塵的控制應(yīng)該充分利用粉塵的各種性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)降塵的目的。(3)操作工藝的影響。在錨噴過程中，操作人員對(duì)水量大小的控制將直接影響著錨噴粉塵的產(chǎn)塵量。不同人員，不同地點(diǎn)，不同環(huán)境，對(duì)于錨噴物料水量的控制都不一樣，這樣就造成了錨噴過程中產(chǎn)塵的不穩(wěn)定。噴槍口在噴射時(shí)所做的圓周或上下運(yùn)動(dòng)與錨噴自由射流所形成了復(fù)合流動(dòng)――旋動(dòng)射流。該射流流動(dòng)更為復(fù)雜。旋動(dòng)射流有一切向速度(旋轉(zhuǎn)速度)，使噴嘴內(nèi)的流體旋轉(zhuǎn)起來，這樣從噴嘴射出的流體就具有切向速度分量。除了無旋動(dòng)射流中存在的軸向、徑向速度分量外，旋轉(zhuǎn)速度(切向速度)使徑向、軸向產(chǎn)生壓力梯度并影響整個(gè)射流。旋動(dòng)射流射出后在周圍環(huán)境流體中的擴(kuò)展比相應(yīng)的無旋動(dòng)普通流體快，其卷吸能力、摻混作用、軸線速度的衰減比普通射流大。這樣就極大的促進(jìn)了錨噴粉塵的產(chǎn)生。在實(shí)際生產(chǎn)條件下，由于風(fēng)流、熱源、機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及人員操作等因素的影響，微細(xì)粉塵的沉降速度更慢。微細(xì)粉塵難以沉降，給降塵工作帶來了不利因素。 上一頁12下一頁 內(nèi)容總結(jié)

〔1〕干噴法錨噴工藝產(chǎn)塵機(jī)理及降塵對(duì)策

隨著礦井機(jī)械化程度的不斷提高，煤礦礦塵危害日趨突出

〔2〕該工藝具有設(shè)備簡(jiǎn)單、移動(dòng)方便、輸送距離長等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用

〔3〕但其回彈率高、粉塵大、對(duì)施工人員和環(huán)境危害大等缺點(diǎn)

〔4〕水泥、石子、砂子按配合比拌合成三相物料在噴槍處加水水化成混凝土團(tuán)粒

〔5〕噴槍口在噴射時(shí)所做的圓周或上下運(yùn)動(dòng)與錨噴自由射流所形成了復(fù)合流動(dòng)――旋動(dòng)射流

內(nèi)容總結(jié)

（1）干噴法錨噴工藝產(chǎn)塵機(jī)理及降塵對(duì)策

隨著礦井機(jī)械化程度的不斷提高，煤礦礦塵危害日趨突出

（2）該工藝具有設(shè)備簡(jiǎn)