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【摘 要】采掘工作面是煤矿井下主要生产地点，工作人员集中，设备多而复杂，因此，该区域的粉尘控制问题一直为世人所关注。本文将结合工作实际，探讨采掘工作面粉尘的来源及综合治理技术。
【关键字】采掘工作面；粉尘；综合治理
在采掘工作面是煤矿井下主要的产尘源，也是作业人员和电器机械设备高度集中的工作场所。为消除采掘工作面各生产工序的粉尘污染，根治煤尘危害，必须采取综合防尘措施。
1、采掘工作面尘源的形成与分布
煤炭生产过程中，所有环节和工序都会产生粉尘，如打眼、爆破、采掘机械割煤（岩）、风镐落煤、装载和卸载、运输、转载、放顶、采空区充填、锚喷支护、巷道撒布岩粉、箕斗或矿车提煤（岩）等。按产尘来源分析，在现有防尘技术条件下，各生产环节所产生的粉尘（浮尘）量比例关系大致如下：采煤工作面产尘量，占45%～80%；掘进工作面产尘量，占20%～38%；锚喷作业点产尘量，占10%～15%；运输巷道产尘量，占5%～10%；其他作业地点产尘量，占2%一5%。需要指出的是，井下各生产系统及工序环节的产尘量并不是一成不变的，它受到多种条件的制约而在发生变化。煤矿粉尘的主要来源是采掘、运输和锚喷等作业场所，其中，以采掘工作面的产尘量最大，占矿井全部粉尘量的80%以上，对矿井安全生产和矿工的身心健康的影响也最为严重。因此，分析与研究采掘工作面尘源的形成及其分布，对有针对性地实施各项防尘措施具有重要作用。
2、采掘工作面粉尘综合治理技术
2.1采煤工作面粉尘综合治理技术
目前，我国采用的采煤机绝大多数是滚筒采煤机，滚筒采煤机旋转截煤基本实现了湿式作业。
（1）改进采煤机结构减少粉尘生成
国内外的实践证明，通过改进采掘机械的结构及其运行可以使截齿前的压固核减小，粉尘的生成量降低。当滚筒采煤机落煤时，煤尘生成量的大小主要取决于滚筒形状、截齿结构及数目、滚筒转速及其与采煤机牵引速度匹配情况、截齿在煤壁上的截深以及螺旋叶片的装煤能力等。
（2）采煤机湿式除尘
尽管通过改进采煤机结构可以减少煤尘的生成，但只有良好的湿式除尘措施与之配合，才能达到最佳的除尘效果。采煤机湿式除尘时，要注意不能使原煤过分潮湿，一般情况下，每立方米原煤最多可喷洒20L水（相当于增加煤的平均水分1.5%）。采煤机湿式除尘的主要途径是采用煤层注水和采煤机内、外喷雾系统。喷嘴装在滚筒叶片或截齿上，将水从滚筒里向截齿喷射，称为内喷雾；喷嘴装在机身上，将水从滚筒外向截齿及煤壁喷射称为外喷雾。
（3）放顶煤综采工作面的除尘
自20世纪90年代，我国煤矿开始推广与应用放顶煤综合开采技术以来，在取得良好經济、技术效果的同时，也带来了严重的粉尘问题，许多工作面在放顶煤时的粉尘浓度可达2000～8000mg/m3。为此，我国煤矿采取了煤层注水，在支架前梁、侧护板及放煤口周围安装喷嘴和自动喷雾供水管路系统，实现移架、降架和放煤时自动打开阀门喷雾降尘，在放煤口安设负压捕尘装置，应用吸尘滚筒等湿式除尘方法。
2.2掘进工作面防尘技术
在煤矿各生产环节中，井巷开拓掘进是产生粉尘的主要环节之一。掘进打眼、爆破、支护、装矸和运输等工序不仅产生大量煤尘，影响安全生产；而且还产生大量矽尘，严重危害着矿工的身心健康。因此，在进行必要的湿式凿岩、喷雾洒水、水封爆破等湿式作业的同时，还必须因地制宜采取有效的通风、干式捕尘及除尘器等综合防尘措施，才能保证掘进工作面粉尘浓度达到国家的卫生标准。
（1）湿式凿岩。湿式凿岩就是在凿岩工作中，将压力水通过凿岩机送人并冲满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的粉尘。它是凿岩工作普遍采用的有效防尘措施。湿式凿岩有中心供水和旁侧供水2种供水方式，目前使用较多的是中心供水式凿岩机。湿式凿岩的防尘效果取决于单位时间内送入钻孔的水量。只有向钻孔底部不断冲满水，才能起到对粉尘的湿润作用，并使之顺利排出。
（2）局部通风排尘的方法。一般来讲，不依靠矿井主要通风机进行的有效通风，均称为局部通风。目前采用较多的局部通风机通风排尘方式，对降低掘进时的粉尘浓度起了重要作用，根据不同的通风方式，局部通风排尘方法可分为总风压通风、扩散通风、引射器通风及局部通风技术机通风等4种方法。
（3）干式捕尘方法。湿式凿岩的方法并不是在所有的矿井都能使用。在水源缺乏的矿井，冰冻期长而又无采暖设备的北方地方煤矿，以及不宜用水作业的特殊岩层（如遇水膨胀的泥页岩层等），都要考虑采用干式凿岩方法。为了减少干式凿岩产生的大量粉尘，应采取适宜的干式捕尘方法。例如水炮泥中若添加湿润剂、粘尘剂等物质，可大大提高降尘效率。此外，德国等西方国家已开始应用化学材料代替水炮泥中的水，这些材料大多具有较好的膨胀性能，因此爆炸时的封堵效果和降尘效果更好。我国研制出的凝胶水炮泥也取得了良好的降尘、降烟效果。
2.3矿井其他生产环节防尘技术
如前所述，煤矿其他生产环节中，锚喷作业点和转载运输环节也会产生大量粉尘，其产尘量分别占井下总粉尘量的10%～15%和5%～10%，是矿井综合防尘不可忽视的重要组成部分。
（1）锚喷作业的防尘技术。锚喷作业的尘源具有多源性，这些尘源相距较远，产尘浓度大，粉尘沉降速度快。根据这些特点，锚喷作业的防尘，应在建立健全各项规章制度的基础上，坚持机具改革，并采用治尘和个体防护相结合的治理方法。
（2）电气控制自动喷雾降尘装置。我国煤矿电控自动喷雾技术是从20世纪70年代初期开始发展起来的。电控自动喷雾装置主要包括电动控制和喷雾洒水2部分，按其动作原理大体可分为光电式、感应式、声电式、风电式、超声波式等几种。它由2个发光源、2个光敏元件和控制器、电磁阀及一套喷雾洒水装置所组成。其动作原理是利用灯光照射光导管，在有物体遮挡光线时，使光电控制器中的电阻值发生变化，改变开关电路中的电位控制功放管导通或无遮挡时截止，使继电器吸合或释放。吸合时电磁阀打开，喷嘴喷雾；释放时电磁阀关闭，喷雾停止。目前国内多数煤矿将光电式自动喷雾系统布置于绞车道、运输巷、胶带机头等除尘地点。
【关键字】采掘工作面；粉尘；综合治理
在采掘工作面是煤矿井下主要的产尘源，也是作业人员和电器机械设备高度集中的工作场所。为消除采掘工作面各生产工序的粉尘污染，根治煤尘危害，必须采取综合防尘措施。
1、采掘工作面尘源的形成与分布
煤炭生产过程中，所有环节和工序都会产生粉尘，如打眼、爆破、采掘机械割煤（岩）、风镐落煤、装载和卸载、运输、转载、放顶、采空区充填、锚喷支护、巷道撒布岩粉、箕斗或矿车提煤（岩）等。按产尘来源分析，在现有防尘技术条件下，各生产环节所产生的粉尘（浮尘）量比例关系大致如下：采煤工作面产尘量，占45%～80%；掘进工作面产尘量，占20%～38%；锚喷作业点产尘量，占10%～15%；运输巷道产尘量，占5%～10%；其他作业地点产尘量，占2%一5%。需要指出的是，井下各生产系统及工序环节的产尘量并不是一成不变的，它受到多种条件的制约而在发生变化。煤矿粉尘的主要来源是采掘、运输和锚喷等作业场所，其中，以采掘工作面的产尘量最大，占矿井全部粉尘量的80%以上，对矿井安全生产和矿工的身心健康的影响也最为严重。因此，分析与研究采掘工作面尘源的形成及其分布，对有针对性地实施各项防尘措施具有重要作用。
2、采掘工作面粉尘综合治理技术
2.1采煤工作面粉尘综合治理技术
目前，我国采用的采煤机绝大多数是滚筒采煤机，滚筒采煤机旋转截煤基本实现了湿式作业。
（1）改进采煤机结构减少粉尘生成
国内外的实践证明，通过改进采掘机械的结构及其运行可以使截齿前的压固核减小，粉尘的生成量降低。当滚筒采煤机落煤时，煤尘生成量的大小主要取决于滚筒形状、截齿结构及数目、滚筒转速及其与采煤机牵引速度匹配情况、截齿在煤壁上的截深以及螺旋叶片的装煤能力等。
（2）采煤机湿式除尘
尽管通过改进采煤机结构可以减少煤尘的生成，但只有良好的湿式除尘措施与之配合，才能达到最佳的除尘效果。采煤机湿式除尘时，要注意不能使原煤过分潮湿，一般情况下，每立方米原煤最多可喷洒20L水（相当于增加煤的平均水分1.5%）。采煤机湿式除尘的主要途径是采用煤层注水和采煤机内、外喷雾系统。喷嘴装在滚筒叶片或截齿上，将水从滚筒里向截齿喷射，称为内喷雾；喷嘴装在机身上，将水从滚筒外向截齿及煤壁喷射称为外喷雾。
（3）放顶煤综采工作面的除尘
自20世纪90年代，我国煤矿开始推广与应用放顶煤综合开采技术以来，在取得良好經济、技术效果的同时，也带来了严重的粉尘问题，许多工作面在放顶煤时的粉尘浓度可达2000～8000mg/m3。为此，我国煤矿采取了煤层注水，在支架前梁、侧护板及放煤口周围安装喷嘴和自动喷雾供水管路系统，实现移架、降架和放煤时自动打开阀门喷雾降尘，在放煤口安设负压捕尘装置，应用吸尘滚筒等湿式除尘方法。
2.2掘进工作面防尘技术
在煤矿各生产环节中，井巷开拓掘进是产生粉尘的主要环节之一。掘进打眼、爆破、支护、装矸和运输等工序不仅产生大量煤尘，影响安全生产；而且还产生大量矽尘，严重危害着矿工的身心健康。因此，在进行必要的湿式凿岩、喷雾洒水、水封爆破等湿式作业的同时，还必须因地制宜采取有效的通风、干式捕尘及除尘器等综合防尘措施，才能保证掘进工作面粉尘浓度达到国家的卫生标准。
（1）湿式凿岩。湿式凿岩就是在凿岩工作中，将压力水通过凿岩机送人并冲满孔底，以湿润、冲洗和排出产生的粉尘。它是凿岩工作普遍采用的有效防尘措施。湿式凿岩有中心供水和旁侧供水2种供水方式，目前使用较多的是中心供水式凿岩机。湿式凿岩的防尘效果取决于单位时间内送入钻孔的水量。只有向钻孔底部不断冲满水，才能起到对粉尘的湿润作用，并使之顺利排出。
（2）局部通风排尘的方法。一般来讲，不依靠矿井主要通风机进行的有效通风，均称为局部通风。目前采用较多的局部通风机通风排尘方式，对降低掘进时的粉尘浓度起了重要作用，根据不同的通风方式，局部通风排尘方法可分为总风压通风、扩散通风、引射器通风及局部通风技术机通风等4种方法。
（3）干式捕尘方法。湿式凿岩的方法并不是在所有的矿井都能使用。在水源缺乏的矿井，冰冻期长而又无采暖设备的北方地方煤矿，以及不宜用水作业的特殊岩层（如遇水膨胀的泥页岩层等），都要考虑采用干式凿岩方法。为了减少干式凿岩产生的大量粉尘，应采取适宜的干式捕尘方法。例如水炮泥中若添加湿润剂、粘尘剂等物质，可大大提高降尘效率。此外，德国等西方国家已开始应用化学材料代替水炮泥中的水，这些材料大多具有较好的膨胀性能，因此爆炸时的封堵效果和降尘效果更好。我国研制出的凝胶水炮泥也取得了良好的降尘、降烟效果。
2.3矿井其他生产环节防尘技术
如前所述，煤矿其他生产环节中，锚喷作业点和转载运输环节也会产生大量粉尘，其产尘量分别占井下总粉尘量的10%～15%和5%～10%，是矿井综合防尘不可忽视的重要组成部分。
（1）锚喷作业的防尘技术。锚喷作业的尘源具有多源性，这些尘源相距较远，产尘浓度大，粉尘沉降速度快。根据这些特点，锚喷作业的防尘，应在建立健全各项规章制度的基础上，坚持机具改革，并采用治尘和个体防护相结合的治理方法。
（2）电气控制自动喷雾降尘装置。我国煤矿电控自动喷雾技术是从20世纪70年代初期开始发展起来的。电控自动喷雾装置主要包括电动控制和喷雾洒水2部分，按其动作原理大体可分为光电式、感应式、声电式、风电式、超声波式等几种。它由2个发光源、2个光敏元件和控制器、电磁阀及一套喷雾洒水装置所组成。其动作原理是利用灯光照射光导管，在有物体遮挡光线时，使光电控制器中的电阻值发生变化，改变开关电路中的电位控制功放管导通或无遮挡时截止，使继电器吸合或释放。吸合时电磁阀打开，喷嘴喷雾；释放时电磁阀关闭，喷雾停止。目前国内多数煤矿将光电式自动喷雾系统布置于绞车道、运输巷、胶带机头等除尘地点。