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摘要：煤矿开采过程中会产生大量的粉尘，粉尘不仅使劳动条件恶化，危害工人身体健康，降低设备的使用寿命，达到一定的浓度时，还会发生煤尘爆炸等恶性事故。本文根据工作实际，对降低采掘工作面防尘措施进行相关的探讨。
关键词：采掘工作面 粉尘浓度 降塵
0 引言
随着大截深、大功率、大运输量机械化采煤设备的使用，以及随着采区的延伸，工作面巷道运输距离的加长、转载点的增加，使得工作面空气中粉尘的含量居高不下。同时随着放顶煤工艺的应用，在顶煤放落和支架前移的过程中产生的煤尘，又大大加剧了煤尘浓度。煤矿开采过程中会产生大量的粉尘，粉尘不仅使劳动条件恶化，降低作业地点生产人员视线，危害工人身体健康，影响设备的正常运转，降低设备的使用寿命；达到一定的浓度时，还会发生煤尘爆炸等恶性事故，给职工人身安全造成严重的威胁。煤矿主要产尘源是采掘工作面，其中尤以综采综掘工作面产尘浓度最高，在不采取任何措施的条件下，综采综掘工作面的粉尘浓度均可达1000～3000mg/m3。因此，研究适合我国煤矿井下采掘工作面生产技术条件的高效降尘系统，降低采掘工作面粉尘浓度，对于保障煤矿的安全生产和保护作业人员的身体健康均具有十分重要的意义。
1 地质概况
西北某矿区矿井煤炭资源较丰富，有可采及局部可采煤层8层，煤层倾角37～47°。井田内各煤层顶底板均为不稳定顶底板。根据地质报告提供资料，井田内的煤尘火焰长度＞400mm，岩粉量＞50%，各煤层煤尘均有爆炸性。根据地质报告提供，井田内各煤层原煤空气干燥基水分（Mad）在1.55%～14.87%之间，浮煤空气干燥基水分（Mad）含量在1.52%～15.20%之间，属低、中水分煤。本矿井在+450m水平相对瓦斯涌出量为26.41m3/t，绝对瓦斯涌出量为65.02m3/min，矿井的瓦斯涌出量较大。矿井瓦斯等级为高瓦斯。
2 降低采掘工作面粉尘浓度的措施
矿井采掘工作面采取综合防尘措施主要有：掘进工作面主要消除爆生粉尘，应采取湿式凿岩、喷雾洒水、选择适当的局部除尘系统、风流净化、机械捕尘、个体防护等综合防尘措施；回采工作面采取煤层注水、采空区灌浆、喷雾洒水、通风除尘、个体防护等综合防尘措施；对装载点、卸载点、煤流运输、储存等产生粉尘地点，采用喷雾洒水、控制风速、清扫冲洗、水幕隔爆等综合防尘措施。
2.1 采煤工作面防尘 采煤工作面，尤其是综采放顶煤工作面是矿井人员设备集中、尘源多而粉尘浓度大的工作场所。对于综采放煤系统，其原始瞬时总粉尘浓度高达8000mg/m3(一般机采约5000～6000mg/m3)，严重污染作业环境。上述尘源有的随时移动（象采煤机割煤、移架、放煤），不能用机械密封方式罩封，并且这几个尘源又都处于主风流中易于扩散，是治理的难点。减少产尘量主要采用以下措施：
2.1.1 合理选择采煤机截割机构的结构参数和工作参数 采煤机截割煤体，是最大的产尘源。合理选择采煤机截割机构的结构参数和工作参数，对抑尘有很大作用。截齿的类型、尺寸、数量、锐度、间距、截割速度、截割深度、牵引速度都与产尘量有密切关系。截齿选型应以煤的性质和煤层条件为依据。对裂隙较发育的脆性硬煤，镐形齿比刀形齿产尘少；裂隙不发育的硬煤，刀形齿比镐形齿产尘量少得多。夹矸多的煤层适宜用重型截齿。采用数量较少并保持锋利的截齿，产尘量小，反之则产尘量大。滚筒叶板的螺旋角越大，越易扬尘，螺距越小，产尘量越多。
截割速度、截割深度、牵引速度三个工作参数密切相关，应综合选择：加快牵引速度，同时降低滚筒转速（截割速度），可选出单位产尘量最低的最佳匹配值。滚筒慢转速，截齿粗齿化，能减少产尘量，加大截割深度，同时加快牵引速度，可在很大范围内降低单位产尘量。加大截割厚度，同时降低滚筒转速，可取得单位产尘量最低的效果。
2.1.2 采煤机高压喷雾降尘 采煤机是回采工作面产尘最大且最难控制的尘源。由于其随时移动并处于风流之中，粉尘易于扩散飞扬，目前国内外普遍用内外喷雾来实现降尘。我国采煤机内喷雾降尘效果一般不太理想，现有的外喷雾效果亦较差，粉尘浓度仍然很大而污染环境。其主要原因是压力低（≤3.5MPa），喷嘴喷口直径大（一般＞1mm）。而本矿井要求采煤机采用高压水喷雾，喷雾压力为5.5MPa，耗水160L/min，喷头喷口直径较小，使其具有雾粒细、射程远、涡旋强度大、荷电性能强等优点，可大大提高降尘效果。
2.1.3 液压支架移架和放煤口自动喷雾降尘 在液压支架上安装喷雾控制阀，当降柱和放煤时，通过支架的液压系统输送给控制阀液压信号，控制阀水路开启实现喷雾降尘；移架和放煤过程中继续喷雾，当升柱和关闭放煤时，支架的液压系统又输送给控制阀信号，关闭水路停止喷雾，从而实现放煤和移架的自动喷雾降尘。其降尘率可达74%以上。另外，前些年推广应用的带顶移架，减少了顶梁上方的碎石垫层，减少尘量约80%。
2.1.4 煤层注水防尘 根据地质报告，本矿井煤层采用注水方式进行防尘。煤层注水方式是指钻孔长度、位置和方向的概念，一般分为长孔、短孔、深孔和巷道注水等四种注水方式。根据本矿煤层赋存的特点，采区巷道的布置方式、采煤方法等情况，并借鉴其它矿井的实际经验，设计采用长孔注水方式。在工作面回风顺槽中平行于工作面向煤体打长钻孔注水，钻孔沿煤层均匀布置，钻孔口布置在巷道中距底板1.5m左右处。
2.1.5 含尘风流控制除尘 采煤机组与液压支架选定后，工作面的断面有一定的范围和相应的风速。从工作面防尘出发，有一最佳排尘风速，其值的大小随煤体水分、采煤机工况和采取其它降尘措施的不同而异。一般认为采煤工作面最佳排尘风速1.4～1.6m/s，采取防尘措施后，可增加到2～2.5m/s。采煤工作面是一个尘源多又分散的工作场所，必须对整个工作面实施综合防降尘措施，才能够使整个工作面的粉尘浓度有效地降低。
2.2 掘进工作面防尘 掘进工作面配备矿用高压远程强雾灭尘设备，可以根据放炮时的冲击波自动延时打开供水系统，产生大量强雾化水灭尘。井下钻爆掘进工作面使用的凿岩机及煤电钻均应采用湿式钻眼，其降尘率为60%～90%。使用水炮泥的降尘率可达到80%～90%，同时还可降低炮烟量及空气的有害气体。
3 结束语
针对采掘工作面产尘的具体原因，通过综合防治技术的全面实施，有效地降低了粉尘浓度的产生，从某种程度上改变了矿工的井下作业环境。虽然我国在粉尘防治方面取得了很大进步，新技术、新工艺、新方法、新设计、新产品、新材料不断推出，但与现场需求还有差距，相关技术人员应重点研究物理化学防尘技术和实用新型除尘器，以使我们的除尘系统向系统化、大型化、智能化、节能型方向发展。
参考文献：
[1]煤炭科学研究总院重庆研究所.矿井粉尘译文集[M].北京：煤炭工业出版社，1981.
[2]王开松，李武.综采工作面的煤尘综合防治[J].煤炭科学技术.2005年1月.
关键词：采掘工作面 粉尘浓度 降塵
0 引言
随着大截深、大功率、大运输量机械化采煤设备的使用，以及随着采区的延伸，工作面巷道运输距离的加长、转载点的增加，使得工作面空气中粉尘的含量居高不下。同时随着放顶煤工艺的应用，在顶煤放落和支架前移的过程中产生的煤尘，又大大加剧了煤尘浓度。煤矿开采过程中会产生大量的粉尘，粉尘不仅使劳动条件恶化，降低作业地点生产人员视线，危害工人身体健康，影响设备的正常运转，降低设备的使用寿命；达到一定的浓度时，还会发生煤尘爆炸等恶性事故，给职工人身安全造成严重的威胁。煤矿主要产尘源是采掘工作面，其中尤以综采综掘工作面产尘浓度最高，在不采取任何措施的条件下，综采综掘工作面的粉尘浓度均可达1000～3000mg/m3。因此，研究适合我国煤矿井下采掘工作面生产技术条件的高效降尘系统，降低采掘工作面粉尘浓度，对于保障煤矿的安全生产和保护作业人员的身体健康均具有十分重要的意义。
1 地质概况
西北某矿区矿井煤炭资源较丰富，有可采及局部可采煤层8层，煤层倾角37～47°。井田内各煤层顶底板均为不稳定顶底板。根据地质报告提供资料，井田内的煤尘火焰长度＞400mm，岩粉量＞50%，各煤层煤尘均有爆炸性。根据地质报告提供，井田内各煤层原煤空气干燥基水分（Mad）在1.55%～14.87%之间，浮煤空气干燥基水分（Mad）含量在1.52%～15.20%之间，属低、中水分煤。本矿井在+450m水平相对瓦斯涌出量为26.41m3/t，绝对瓦斯涌出量为65.02m3/min，矿井的瓦斯涌出量较大。矿井瓦斯等级为高瓦斯。
2 降低采掘工作面粉尘浓度的措施
矿井采掘工作面采取综合防尘措施主要有：掘进工作面主要消除爆生粉尘，应采取湿式凿岩、喷雾洒水、选择适当的局部除尘系统、风流净化、机械捕尘、个体防护等综合防尘措施；回采工作面采取煤层注水、采空区灌浆、喷雾洒水、通风除尘、个体防护等综合防尘措施；对装载点、卸载点、煤流运输、储存等产生粉尘地点，采用喷雾洒水、控制风速、清扫冲洗、水幕隔爆等综合防尘措施。
2.1 采煤工作面防尘 采煤工作面，尤其是综采放顶煤工作面是矿井人员设备集中、尘源多而粉尘浓度大的工作场所。对于综采放煤系统，其原始瞬时总粉尘浓度高达8000mg/m3(一般机采约5000～6000mg/m3)，严重污染作业环境。上述尘源有的随时移动（象采煤机割煤、移架、放煤），不能用机械密封方式罩封，并且这几个尘源又都处于主风流中易于扩散，是治理的难点。减少产尘量主要采用以下措施：
2.1.1 合理选择采煤机截割机构的结构参数和工作参数 采煤机截割煤体，是最大的产尘源。合理选择采煤机截割机构的结构参数和工作参数，对抑尘有很大作用。截齿的类型、尺寸、数量、锐度、间距、截割速度、截割深度、牵引速度都与产尘量有密切关系。截齿选型应以煤的性质和煤层条件为依据。对裂隙较发育的脆性硬煤，镐形齿比刀形齿产尘少；裂隙不发育的硬煤，刀形齿比镐形齿产尘量少得多。夹矸多的煤层适宜用重型截齿。采用数量较少并保持锋利的截齿，产尘量小，反之则产尘量大。滚筒叶板的螺旋角越大，越易扬尘，螺距越小，产尘量越多。
截割速度、截割深度、牵引速度三个工作参数密切相关，应综合选择：加快牵引速度，同时降低滚筒转速（截割速度），可选出单位产尘量最低的最佳匹配值。滚筒慢转速，截齿粗齿化，能减少产尘量，加大截割深度，同时加快牵引速度，可在很大范围内降低单位产尘量。加大截割厚度，同时降低滚筒转速，可取得单位产尘量最低的效果。
2.1.2 采煤机高压喷雾降尘 采煤机是回采工作面产尘最大且最难控制的尘源。由于其随时移动并处于风流之中，粉尘易于扩散飞扬，目前国内外普遍用内外喷雾来实现降尘。我国采煤机内喷雾降尘效果一般不太理想，现有的外喷雾效果亦较差，粉尘浓度仍然很大而污染环境。其主要原因是压力低（≤3.5MPa），喷嘴喷口直径大（一般＞1mm）。而本矿井要求采煤机采用高压水喷雾，喷雾压力为5.5MPa，耗水160L/min，喷头喷口直径较小，使其具有雾粒细、射程远、涡旋强度大、荷电性能强等优点，可大大提高降尘效果。
2.1.3 液压支架移架和放煤口自动喷雾降尘 在液压支架上安装喷雾控制阀，当降柱和放煤时，通过支架的液压系统输送给控制阀液压信号，控制阀水路开启实现喷雾降尘；移架和放煤过程中继续喷雾，当升柱和关闭放煤时，支架的液压系统又输送给控制阀信号，关闭水路停止喷雾，从而实现放煤和移架的自动喷雾降尘。其降尘率可达74%以上。另外，前些年推广应用的带顶移架，减少了顶梁上方的碎石垫层，减少尘量约80%。
2.1.4 煤层注水防尘 根据地质报告，本矿井煤层采用注水方式进行防尘。煤层注水方式是指钻孔长度、位置和方向的概念，一般分为长孔、短孔、深孔和巷道注水等四种注水方式。根据本矿煤层赋存的特点，采区巷道的布置方式、采煤方法等情况，并借鉴其它矿井的实际经验，设计采用长孔注水方式。在工作面回风顺槽中平行于工作面向煤体打长钻孔注水，钻孔沿煤层均匀布置，钻孔口布置在巷道中距底板1.5m左右处。
2.1.5 含尘风流控制除尘 采煤机组与液压支架选定后，工作面的断面有一定的范围和相应的风速。从工作面防尘出发，有一最佳排尘风速，其值的大小随煤体水分、采煤机工况和采取其它降尘措施的不同而异。一般认为采煤工作面最佳排尘风速1.4～1.6m/s，采取防尘措施后，可增加到2～2.5m/s。采煤工作面是一个尘源多又分散的工作场所，必须对整个工作面实施综合防降尘措施，才能够使整个工作面的粉尘浓度有效地降低。
2.2 掘进工作面防尘 掘进工作面配备矿用高压远程强雾灭尘设备，可以根据放炮时的冲击波自动延时打开供水系统，产生大量强雾化水灭尘。井下钻爆掘进工作面使用的凿岩机及煤电钻均应采用湿式钻眼，其降尘率为60%～90%。使用水炮泥的降尘率可达到80%～90%，同时还可降低炮烟量及空气的有害气体。
3 结束语
针对采掘工作面产尘的具体原因，通过综合防治技术的全面实施，有效地降低了粉尘浓度的产生，从某种程度上改变了矿工的井下作业环境。虽然我国在粉尘防治方面取得了很大进步，新技术、新工艺、新方法、新设计、新产品、新材料不断推出，但与现场需求还有差距，相关技术人员应重点研究物理化学防尘技术和实用新型除尘器，以使我们的除尘系统向系统化、大型化、智能化、节能型方向发展。
参考文献：
[1]煤炭科学研究总院重庆研究所.矿井粉尘译文集[M].北京：煤炭工业出版社，1981.
[2]王开松，李武.综采工作面的煤尘综合防治[J].煤炭科学技术.2005年1月.