PAGEPAGE6干噴法錨噴工藝產塵機理及降塵對策隨著礦井機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在易發生煤塵或瓦斯煤塵爆炸事故，影響作業平安并危害礦區周圍的生態環境；還表現在易引起工人患塵肺病。據不完全統計，2005年衛生部共收到塵肺病病例報告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，兩者共占塵肺病例總數的90.8%；塵肺新病例主要來自煤炭行業4477例，占48.80%。統計資料說明平均年死于塵肺病者比同期井下工人傷亡人數高一倍左右；煤炭行業塵肺病患者數呈增長趨勢，一大批工人將因此喪失勞動能力，影響了煤炭行業的開展。因此，了解礦塵的根本特性和煤礦產塵規律，認真做好煤礦防塵工作，控制塵肺病發病率和煤塵爆炸事故，對于加強煤礦勞動保護、搞好平安文明生產、加速我國煤炭工業持續穩定地開展具有重要的現實意義。噴射混凝土技術應用近年來得到迅速開展，目前國內礦山錨噴普遍采用干噴法施工工藝。該工藝具有設備簡單、移動方便、輸送距離長等優點而被廣泛采用；但其回彈率高、粉塵大、對施工人員和環境危害大等缺點。我國錨噴作業的粉塵濃度，當采用干噴法時一般為150mg/m3左右，少數到達400mg/m3左右，個別到達1000mg/m3，遠遠超過國家規定的20mg/m3(游離SiO2濃度lt;5%)的標準。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，用強制式拌和機拌和均勻，再投入到干式噴射機內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，影響噴層強度；粉塵含量高，惡化作業環境影響工人健康，速成為困擾噴射混凝土技術開展的兩大難題。1產塵機理干噴施工工藝下，錨噴產塵的主要影響因素主要是以下幾個方面：(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粒。噴射物料中的粉塵從噴漿機進入輸送管道，利用壓縮空氣作為動力，從噴漿口噴出的過程中。噴射所產生的高速氣流以及卷吸作用會破壞在空氣運動過程中團粒的粘結，和空氣中的粉塵一起形成物料氣體雙相流。強大的氣流也會對混凝土團粒產生破壞作用。噴射過程中所形成的紊流射流的橫向摻混作用強烈，在射流邊界上的氣體與周圍氣體發生動量交換、把周圍氣體帶到射流中，隨同射流一起流動，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。由于動量交換，產生的高速氣流會破壞團粒的粘結，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生。由于紊流的間歇現象(intermittency，即在流動中，某一點測得的流速在一段時間是脈動的而在另一段時間中測不到流速脈動)，在接近射流邊緣處的間歇系數甚小，而在射流中心局部，射流流動全呈現脈動。在此流場中水泥、砂子和石子三相物料的粒徑和重量不同，由于圓形射流紊動特性，懸浮的速度，輸送速度和所受的力也不同，導致顆粒的直射、折射和旋轉，產生三相物料的團粒分崩離析，氣流含塵量高，質量大的石子攜帶的動能也大，造成回彈，產生粉塵。對于該壁面射流，水泥、石子、砂子水化成的混凝土團粒高速到達受噴外表時，與巷道外表或已附著的混凝土發生碰撞，團粒結構破壞，產生粉塵。(2)錨噴粉塵自身的特點，容易造成粉塵的產生和擴散。料氣雙相流沖擊噴槍口，空間變大，速度驟然降低，氣流對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，在高壓氣流的吹動下，被氣流吹起，造成回彈并產生粉塵。礦塵塵粒粒度越小，質量就越小，礦塵外表積就越大，吸附空氣的能力也比擬強。這樣在礦塵的外表就會形成一層空氣膜，使得這種粒徑小、質量小的礦塵不易沉降，可以常時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，還受到空間和風流方向的影響。在通常情況下，風速越高，懸浮的塵粒數量就越多，塵粒就越大。懸浮于空氣中的礦塵，如果存在濃度差異，那么礦塵往往就會從高濃度區域向低濃度區域擴散移動，具有趨向于濃度均勻化，這種特性稱為礦塵的擴散性。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。對錨噴粉塵的控制應該充分利用粉塵的各種性質，從而實現降塵的目的。(3)操作工藝的影響。在錨噴過程中，操作人員對水量大小的控制將直接影響著錨噴粉塵的產塵量。不同人員，不同地點，不同環境，對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塵的不穩定。噴槍口在噴射時所做的圓周或上下運動與錨噴自由射流所形成了復合流動――旋動射流。該射流流動更為復雜。旋動射流有一切向速度(旋轉速度)，使噴嘴內的流體旋轉起來，這樣從噴嘴射出的流體就具有切向速度分量。除了無旋動射流中存在的軸向、徑向速度分量外，旋轉速度(切向速度)使徑向、軸向產生壓力梯度并影響整個射流。旋動射流射出后在周圍環境流體中的擴展比相應的無旋動普通流體快，其卷吸能力、摻混作用、軸線速度的衰減比普通射流大。這樣就極大的促進了錨噴粉塵的產生。在實際生產條件下，由于風流、熱源、機械設備運轉及人員操作等因素的影響，微細粉塵的沉降速度更慢。微細粉塵難以沉降，給降塵工作帶來了不利因素。 上一頁12下一頁 內容總結

〔1〕干噴法錨噴工藝產塵機理及降塵對策

隨著礦井機械化程度的不斷提高，煤礦礦塵危害日趨突出

〔2〕該工藝具有設備簡單、移動方便、輸送距離長等優點而被廣泛采用

〔3〕但其回彈率高、粉塵大、對施工人員和環境危害大等缺點

〔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粒

〔5〕噴槍口在噴射時所做的圓周或上下運動與錨噴自由射流所形成了復合流動――旋動射流

內容總結

（1）干噴法錨噴工藝產塵機理及降塵對策

隨著礦井機械化程度的不斷提高，煤礦礦塵危害日趨突出

（2）該工藝具有設備簡