煤矿防尘综合评价指标体系探索.docx

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0.75LOomm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口.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口.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.