煤矿防尘综合评价指标体系探索

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2021年12月23日20:15:25 评论

煤矿防尘综合评价指标体系探索

 

摘要:阐述了煤尘的概念和基本性质,分析了煤尘的危害及其所造成的事故,指出了井下煤尘事故的易发点,介绍了构建指标体系的层次分析法,依据层次分析法建立了煤矿防尘综合评价指标体系。该体系包含1 个目标层、4 个准则层和20 个方案层(评价指标)。

关键词:煤尘;基本性质;危害;综合评价;指标体系

煤矿生产过程中由于需采用炸药、机械、皮带等进行煤岩的破碎和运输,不可避免地会产生大量的粉尘,而这些粉尘中又以煤尘居多[1-2]。煤尘严重影响井下作业环境的舒适度和安全性,在特定条件下甚至可发生爆炸,直接威胁人员和设备安全[3-4]。因此,有必要对煤矿防尘综合评价指标体系进行研究,构建科学合理的防尘指标体系,杜绝煤尘事故的发生。

1 煤尘的概念和基本性质

煤尘是悬浮于井下空间的微小煤粒,可分为原生煤尘和次生煤尘。原生煤尘是在开采前已存在于煤层裂隙、节理中的煤粒,这类煤尘主要是由地质构造演化形成的;次生煤尘是在开采过程中由于破煤而产生的悬浮及沉积煤粒。煤尘的粒径通常在0.75 ~1.00mm之间。煤尘具有以下性质。

1.1 荷电性

煤尘的产生多伴随着颗粒之间的碰撞和摩擦,导致煤尘发生电荷交换,得到或失去电子,从而具备荷电性。煤尘的荷电量与煤尘的物理性质有关,例如颗粒直径、颗粒密度、温度和饱水度等。相关研究表明,煤尘的温度越高,其荷电量越高。同性荷电的煤尘在空间中相互排斥,运动性得到增强,异性荷电的煤尘在碰撞时发生凝聚并沉降。荷电的煤尘容易随呼吸进入井下工作人员体内,对人体产生危害。根据煤尘的荷电性,可采用电极凝并法来捕捉和吸附煤尘,如图1 所示。

1.2 光学特性

煤尘的光学特性是指煤尘对光的吸收、反射和透射。煤矿井下生产环境本身较为恶劣,而煤尘的存在进一步影响了井下作业的光线强度,使作业空间的可见度降低。

1.3 燃烧性和爆炸性

煤尘在井下空间积聚,当浓度达到一定范围时,在外有热源的作用下,可发生燃烧甚至爆炸,并产生大量的有毒有害气体,危害作业人员的生命安全。

1.4 湿润性

煤尘颗粒与水分子之间具有较强的亲和力,井下喷雾降尘也正是利用这一原理,亲水后的煤尘质量增加,更容易沉降。

2 煤尘的危害及事故分析

2.1 煤尘的危害

煤尘对人员和设备均可产生危害,具体体现在以下两方面:a)对人体的危害。若井下作业人员长期处于高浓度的煤尘环境中,煤尘由人体呼吸道进入肺部,可引起呼吸道疾病,严重者可患上尘肺病。据有关数据统计,煤炭生产企业中由尘肺病引起的死亡人数是工伤死亡人数的6 倍。b)对设备的危害。目前,煤矿井下大多实施综合机械化开采,存在大量机械设备,甚至已有一些较为精密的设备在矿井生产中得到了应用。井下煤尘可进入机械内部,加速机械的磨损,影响设备的使用效果,缩短设备的使用寿命。

2.2 煤尘事故易发点

煤炭的生产系统包含多个子系统,每个子系统由于生产流程和生产工艺的不同,又有其各自的特点。根据煤炭生产子系统的特征,总结出煤尘事故的易发点主要包括采煤工作面,掘进工作面,运输、转载系统和回风巷。a)采煤工作面。采煤工作面是煤尘的主要产出场所。无论是以往的炮采工作面,还是目前常见的综合机械化开采工作面,爆破落煤和采煤机割煤均为主要工序。煤体无论以何种方式破碎,均会产生大量的煤尘,尤其是在综放工作面,煤尘浓度更高。b)掘进工作面。掘进工作面也会进行煤岩体的破碎,也会产生大量的煤尘,煤尘不仅来源于掘进工序,还来源于钻眼和装载等工序。因此在掘进工作面应尽可能地采用湿式钻眼,降低煤尘浓度。c)运输、转载系统。在煤炭的运输和转载过程中,由于机械振动、转运以及风流的作用,运输和转载路线上(例如采区运输巷、采区溜煤眼和井底煤仓等)煤尘浓度较高。d)回风巷。无论是采煤工作面、掘进工作面,还是运输、转载路线上产生的煤尘,均会随着风流汇聚到回风巷,因此,回风巷中煤尘浓度大大增加。

3 煤矿防尘综合评价指标体系

3.1 指标体系层次分析法

煤矿防尘安全涉及煤矿生产过程中的多个子系统,包含众多指标因素,因此,应采用系统工程方法来对指标体系进行分类和剖析。常用的指标体系分析和构建方法为层次分析法,其基本原理如图2 所示。图2 层次分析法基本原理图由图2 可知,层次分析法展现出从下到上的递进关系,其基本思路是将一个目标或因素分解成多种组成元素。层次分析法从上到下依次为目标层、准则层、方案层。各层次之间相互影响,相互依存,当同一层次所含因素较多时,可采用权值法确定权数,对指标进行量化。当某一层元素发生变化时,可反映到其他层次,体现出系统的有序性和关联性,将众多指标因素统一起来,建立科学合理的煤矿防尘安全指标体系。

3.2 综合评价指标体系

建立煤矿防尘综合评价指标体系是进行防尘安全评价的先决条件,指标体系构建得是否合理,直接影响评价的可靠与否。本文依据层次分析法建立的煤矿防尘综合评价指标体系包含4 个准则层,下面从4 个准则层入手对煤矿防尘综合评价指标体系展开论述。a)职工素质因素。一切生产都离不开人员,人员的素质对生产有着巨大的影响。煤矿生产过程中涉及的人员包括矿区领导、管理人员和工人等,这些人员的教育水平、生产理念、工作熟练度都影响着煤矿的防尘安全。b)设施设备因素。井下的割煤和掘进不可避免地会产生煤尘,因此,应采用可靠的设备来降低煤尘的产出率和浓度。常见的设备包括喷雾降尘装置,例如带自动喷雾功能的采煤机、高压远程自动喷雾装置和巷道水幕系统等。这些设施设备的可靠性、灵敏性也影响着煤矿防尘安全。c)安全管理因素。一个煤矿安全管理理念的先进性,在很大程度上决定了煤矿的安全生产成绩。为此,应建立科学合理的安全管理体系,杜绝煤尘事故的发生。例如:成立煤矿防尘工作小组,由矿区主要领导担任组长,建立煤矿防尘安全宣传制度和培训制度,定期进行宣传培训,建立煤矿防尘考核制度和奖惩制度,做到奖惩分明,增强工作人员的自主防尘、控尘意识。d)环境因素。井下的环境因素主要包括温度、湿度、风速和可燃气体浓度,环境因素可产生煤尘也可抑制消除煤尘。例如当风速过大时,可使煤尘浓度增大;湿度较低时,也可增大煤尘浓度;若井下存在其他可燃气体,可与煤尘混合,增大其燃烧爆炸的风险;高温环境可引起人员身体不适,提高事故发生的概率。因此,应对井下环境因素进行考核,使井下环境不利于煤尘的产生和扩散。

4 结语

a)阐述了煤尘的概念和基本性质,分析了煤尘的危害,指出井下煤尘事故易发点主要有采煤工作面,掘进工作面,运输、转载系统和回风巷。b)介绍了构建指标体系的层次分析法,依据层次分析法建立了煤矿防尘综合评价指标体系。该体系包含1 个目标层、4 个准则层和20 个方案层(评价指标),并从4 个准则层入手对煤矿防尘综合评价指标体系进行了详细论述。

 

参考文献

[1 ]吕爱琴.煤矿井下综合防尘措施与途径的探究[J].江西化工,2020(3):373-374.

[2 ]闫绍辉.煤矿综采工作面综合防尘技术的应用[J].能源与节能,2020(5):151-152.

[3 ]翟小军.煤矿综采工作面防尘技术现状及趋势[J].能源与节能,2019(2):147-148.

[4 ]刘宁.煤矿综采工作面防尘技术研究现状及趋势分析[J].西部探矿工程,2019 ,31(11):106-107.

 

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