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摘要：本文阐述了我国煤矿薄煤层工作面煤尘治理技术的现状及目前常用的几种降尘方式的优缺点，提出煤尘治理技术的重点研究方向及展望。
关键词：薄煤层 煤尘 防治 展望
煤矿粉尘被公认为是煤矿五大灾害之一，不仅对矿井的生产安全造成严重威胁，而且会威胁矿井作业人员的身体健康和生命安全。
我国煤矿安全规程对煤尘要求是：粉尘中游离SiO2含量小于10%时，呼吸性粉尘最高容许浓度为3.5mg/m3，对多数矿井而言，达到这样的标准仍较为困难。因此在煤矿安全生产工作中，对粉尘的有效控制就显得十分重要。南屯煤矿16层煤厚度为0.7～1m，硬度为3，结构简单稳定，直接顶为十层灰岩，致密坚硬，煤尘爆炸指数40.20%，煤尘均具有爆炸性。
1 煤尘的产生及危害
1.1 煤尘的产生 在煤矿采掘作业中，各个环节都会造成粉尘的产生，如钻眼、爆破、掘进及采煤作业、煤的装载运输等。而粉尘的产生情况也根据不同矿井的煤、岩地质条件、物理性质的不同而有所差异。另外，煤矿作业的机械化程度、采掘方式、通风条件的不同也会对粉尘的产生量带来影响。在当前的防尘技术条件下，各生产环节产生的粉尘量的比例大致为：采煤工作面约占45%-80%，掘进工作面约占20%-38%，锚喷作业点约占10%-15%，运输通风巷道约占5%-10%，其它作业点约占2%-5%。这里呈现出这样的规律：作业点的机械化程度与矿尘的产量成正比。
1.2 煤尘的危害 煤尘的危害性不容小视，其表现如下：①对人体健康造成损害。长期在井下工作的矿工，如果防护措施不到位，会因为矿尘的吸入容易导致不同程度的职业病。轻的会出现呼吸道疾病的症状，严重的会患难以治愈的尘肺病。②引发爆炸。一般说来，煤尘的爆炸浓度下限为30-50g/m3，上限为1000-2000g/m3，而这个爆炸范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度等条件密切相关。如果煤尘的产生得不到有效控制，且浓度过高，就很可能引发爆炸，造成安全生产事故。③降低工作场所的能见度。井下的煤尘浓度过高会导致工作面能见度降低，给矿工的作业带来很大麻烦。割煤工作面的煤尘浓度以超过4000g/m3，严重威胁井下作业的安全。④使机械的磨损老化加快。现在不少矿场都采用了现代化、机械化的设备进行井下作业，这也增加了矿尘带来的不利影响，即加速机械的磨损和老化，使设备的使用寿命缩短。
2 煤矿防尘的研究现状
由于目前薄煤层开采技术的限制，工作面降尘装置也无法实现可靠的安装使用，目前常用防尘方法如下：
2.1 通风除尘 降低井下煤尘浓度的一个简单有效的方法就是进行通风，通过加大井下空气流动，将过多的煤尘排出矿井，进而使采掘工作面的煤尘浓度降到安全浓度以下。为了确保通风除尘的效果，我们需要综合考虑风速、风流方向等因素，同时还要注意矿尘密度、粒度、湿润程度等对通风效果的影响。其中，对风速的控制格外重要，要保持在合适的风速，避免出现过低或过高的两极情况。因为风速过低导致风力不足以将矿尘排出，达不到除尘效果；而风速过高虽然可以促进矿尘的排出，但也会将已落下的矿尘重新吹起，反而造成煤尘浓度增高。
一般而言，在掘进工作面，排尘风速控制在0.4-0.7 m/s为最佳；而在机械化采煤工作面的风速要控制在1.5-2.5m/s。考虑到煤、岩尘的二次飞扬问题以及工作面的通风要求，在2001年开始实施的《煤矿安全规程》中，将回采工作面、掘进的煤巷和半煤岩巷的最高允许风速规定在了4m/s。
2.2 煤层注水 煤层注水是在将要回采的煤体上钻孔，通过孔洞将水压入煤体内部，提高煤体的含水量，使大部分浮游煤尘吸附在湿润的煤体表面，从根本上达到综合防尘的目的。
2.3 湿式作业
2.3.1 湿式打眼 以总尘量为衡量标准，通过干式钻眼法进行回采，除尘率最高只能达到20%，而采用湿式钻眼法钻探，除尘率高达90%。湿式钻眼法实际就是在钻眼时，利用压力将水顺着钻杆压进孔洞，湿润煤体，是细小的煤尘吸附在煤体上，避免其四处飞扬影响开采进度。
2.3.2 喷雾防尘技术 ①各转载点的喷雾降尘。对工作面进行爆破以后，大量粉尘飞扬并布满整个工作面。当前，矿体开采主要运用喷雾技术来处理各转载点的煤尘，根据水的雾化措施，这项技术主要涵盖了四种形式，即声波雾化、“自动喷雾控制器”喷雾、自调式风水喷雾和预荷电喷雾。从技术层面来看，多样化喷雾技术的运用也提高了转载点喷雾防尘方案的可选性。②人工全工作面洒尘。由于炮采工作面，设备单一且支护多数以液压单体为主，喷雾装置无法固定安装，只有用胶管外接喷头，对工作面进行人工冲尘来清除工作面堆积的粉尘。
2.3.3 水炮泥和水封爆破 通过湿式钻眼法进行井下炮采面钻孔工作，用水炮泥爆破。水炮泥是将以往装进炮眼的粘土炮泥换成装水的塑料袋，使水在爆破时高温高压的环境中汽化并迅速扩散，形成的水汽受爆破压力的挤压侵入煤体内部，使飞扬的煤尘吸附在煤体上，达到防尘的目的。水封爆破与水泡泥的不同之处在于，而水封爆破法则是还可将水柱密封在两段炮泥之间，在爆破瞬间形成水泡泥对煤体注水，我们称其为水封爆破法，这种操作方式可避免产生过多的有毒气体，除掉60%的煤尘，与水炮泥爆破法有所不同。
2.3.4 回风巷道断面水幕降尘 水幕是降低风流尘量的有效方法。水幕净化技术是将装有多个喷雾器的水管敷设于井巷顶部或两帮，利用喷雾来降低煤尘量。设置水幕的地点不要距工作面太远，并随回采进度定期前移。按照巷道的设备条件，采用机械控制、触控、光电等途径来控制水幕。
2.3.5 巷道洒水灭尘 当矿尘被水湿润后，尘粒之间会相互凝结成较大的颗粒，附着性增强，矿尘就不易飞起。长时间工作后，大部分煤尘会积聚在井下巷道的周壁和顶板、底板上。可利用自动洒水设备或采用人工的方式用高压水冲洗积聚的煤尘，避免回采过程中巷道内产生煤尘。 2.4 个体防护 个体防护是要求采矿作业人员必须佩戴防护面具，避免作业时吸入大量粉尘。气流安全帽、自吸式防尘口罩和过滤式送风防尘口罩等是用于个体防护的主要防尘工具，这些工具可以过滤空气中的粉尘和有害气体，不妨碍矿井作业。实践证明，个体防护工具能有效避免有害气体和煤尘侵入人体，对惊吓作业人员的生命安全造成威胁。我们在生产实践过程中，应该推广普及个体防护技术，与上述防尘措施综合运用，做好防尘工作，不延误工程进度的同时保障矿井作业人员的生命安全。
3 煤矿防尘技术的研究展望
上面介绍了日常煤矿生产中进行煤层防尘的常用手段，这些措施的效果值得肯定。但煤尘的控制与治理依然是我们面临的一项重要课题。笔者认为，未来的煤矿防尘研究将更加注重以下几个方面：①寻找综合防尘的途径。煤尘产生的一个重要特点就是其来源多、种类多，因此在今后的防尘工作中，应更加注重对症下药，根据尘源的具体类型来选择防尘手段，并且注重多种技术的综合使用，以达到控制煤尘的最好效果。②提高工作面喷雾除尘系统的自动化水平。喷雾降尘系统的防尘降尘作用已经得到充分肯定，但是其自动化水平还有待进一步的提高。这要求不仅要在设计上做到科学合理，而且还要实现系列化、多样化成产，确保适合各工作面的实际情况。同时，还要进一步提高其使用性能、喷雾效果。③加强对综合机械化采煤工艺的研究实践发现，通过改进采煤工艺，以减少薄煤层工作面粉尘的产生。使用采煤机割煤，因为有成熟的降尘工艺，能够有效的降低工作面粉尘，因此应继续加强对采煤工艺及方法的研究。④重视通风方式和选择和风量的控制，这是提高除尘效果的关键。在实际操作中，针对不同工作面的具体情况，选择合理的通风方式并控制好风量风速，使其充分发挥防尘、防火、排放瓦斯的作用。⑤研究全面自动喷雾装置。可根据传感器原理，利用爆破时产生的冲击波来控制喷雾装置，实现自动喷雾降尘。⑥健全综合防尘管理制度。制度是效果的保障，除了在技术和设备上加大防尘工作的投入外，还要通过建立健全综合防尘管理制度，有效约束人的行为，提高防尘管理的水平和效果，为消除煤尘隐患提供保障。
参考文献：
[1]李德波，张梅.浅谈矿井通风系统的选择和安全措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2009（10）.
[2]魏永东，孙中光，张继华.简析综合防尘技术在矿井中的应用[J].山东煤炭科技，2011（04）.
[3]沈雁波.煤矿井下防尘技术应用[J].中国新技术新产品，2011（04）.
作者简介：李伟（1981-），男，本科、毕业于中国矿业大学机械电子工程专业，助理工程师，现任兖矿集团南屯煤矿综采办公室技术主管。
关键词：薄煤层 煤尘 防治 展望
煤矿粉尘被公认为是煤矿五大灾害之一，不仅对矿井的生产安全造成严重威胁，而且会威胁矿井作业人员的身体健康和生命安全。
我国煤矿安全规程对煤尘要求是：粉尘中游离SiO2含量小于10%时，呼吸性粉尘最高容许浓度为3.5mg/m3，对多数矿井而言，达到这样的标准仍较为困难。因此在煤矿安全生产工作中，对粉尘的有效控制就显得十分重要。南屯煤矿16层煤厚度为0.7～1m，硬度为3，结构简单稳定，直接顶为十层灰岩，致密坚硬，煤尘爆炸指数40.20%，煤尘均具有爆炸性。
1 煤尘的产生及危害
1.1 煤尘的产生 在煤矿采掘作业中，各个环节都会造成粉尘的产生，如钻眼、爆破、掘进及采煤作业、煤的装载运输等。而粉尘的产生情况也根据不同矿井的煤、岩地质条件、物理性质的不同而有所差异。另外，煤矿作业的机械化程度、采掘方式、通风条件的不同也会对粉尘的产生量带来影响。在当前的防尘技术条件下，各生产环节产生的粉尘量的比例大致为：采煤工作面约占45%-80%，掘进工作面约占20%-38%，锚喷作业点约占10%-15%，运输通风巷道约占5%-10%，其它作业点约占2%-5%。这里呈现出这样的规律：作业点的机械化程度与矿尘的产量成正比。
1.2 煤尘的危害 煤尘的危害性不容小视，其表现如下：①对人体健康造成损害。长期在井下工作的矿工，如果防护措施不到位，会因为矿尘的吸入容易导致不同程度的职业病。轻的会出现呼吸道疾病的症状，严重的会患难以治愈的尘肺病。②引发爆炸。一般说来，煤尘的爆炸浓度下限为30-50g/m3，上限为1000-2000g/m3，而这个爆炸范围与煤的成分、粒度、引火源的种类和温度等条件密切相关。如果煤尘的产生得不到有效控制，且浓度过高，就很可能引发爆炸，造成安全生产事故。③降低工作场所的能见度。井下的煤尘浓度过高会导致工作面能见度降低，给矿工的作业带来很大麻烦。割煤工作面的煤尘浓度以超过4000g/m3，严重威胁井下作业的安全。④使机械的磨损老化加快。现在不少矿场都采用了现代化、机械化的设备进行井下作业，这也增加了矿尘带来的不利影响，即加速机械的磨损和老化，使设备的使用寿命缩短。
2 煤矿防尘的研究现状
由于目前薄煤层开采技术的限制，工作面降尘装置也无法实现可靠的安装使用，目前常用防尘方法如下：
2.1 通风除尘 降低井下煤尘浓度的一个简单有效的方法就是进行通风，通过加大井下空气流动，将过多的煤尘排出矿井，进而使采掘工作面的煤尘浓度降到安全浓度以下。为了确保通风除尘的效果，我们需要综合考虑风速、风流方向等因素，同时还要注意矿尘密度、粒度、湿润程度等对通风效果的影响。其中，对风速的控制格外重要，要保持在合适的风速，避免出现过低或过高的两极情况。因为风速过低导致风力不足以将矿尘排出，达不到除尘效果；而风速过高虽然可以促进矿尘的排出，但也会将已落下的矿尘重新吹起，反而造成煤尘浓度增高。
一般而言，在掘进工作面，排尘风速控制在0.4-0.7 m/s为最佳；而在机械化采煤工作面的风速要控制在1.5-2.5m/s。考虑到煤、岩尘的二次飞扬问题以及工作面的通风要求，在2001年开始实施的《煤矿安全规程》中，将回采工作面、掘进的煤巷和半煤岩巷的最高允许风速规定在了4m/s。
2.2 煤层注水 煤层注水是在将要回采的煤体上钻孔，通过孔洞将水压入煤体内部，提高煤体的含水量，使大部分浮游煤尘吸附在湿润的煤体表面，从根本上达到综合防尘的目的。
2.3 湿式作业
2.3.1 湿式打眼 以总尘量为衡量标准，通过干式钻眼法进行回采，除尘率最高只能达到20%，而采用湿式钻眼法钻探，除尘率高达90%。湿式钻眼法实际就是在钻眼时，利用压力将水顺着钻杆压进孔洞，湿润煤体，是细小的煤尘吸附在煤体上，避免其四处飞扬影响开采进度。
2.3.2 喷雾防尘技术 ①各转载点的喷雾降尘。对工作面进行爆破以后，大量粉尘飞扬并布满整个工作面。当前，矿体开采主要运用喷雾技术来处理各转载点的煤尘，根据水的雾化措施，这项技术主要涵盖了四种形式，即声波雾化、“自动喷雾控制器”喷雾、自调式风水喷雾和预荷电喷雾。从技术层面来看，多样化喷雾技术的运用也提高了转载点喷雾防尘方案的可选性。②人工全工作面洒尘。由于炮采工作面，设备单一且支护多数以液压单体为主，喷雾装置无法固定安装，只有用胶管外接喷头，对工作面进行人工冲尘来清除工作面堆积的粉尘。
2.3.3 水炮泥和水封爆破 通过湿式钻眼法进行井下炮采面钻孔工作，用水炮泥爆破。水炮泥是将以往装进炮眼的粘土炮泥换成装水的塑料袋，使水在爆破时高温高压的环境中汽化并迅速扩散，形成的水汽受爆破压力的挤压侵入煤体内部，使飞扬的煤尘吸附在煤体上，达到防尘的目的。水封爆破与水泡泥的不同之处在于，而水封爆破法则是还可将水柱密封在两段炮泥之间，在爆破瞬间形成水泡泥对煤体注水，我们称其为水封爆破法，这种操作方式可避免产生过多的有毒气体，除掉60%的煤尘，与水炮泥爆破法有所不同。
2.3.4 回风巷道断面水幕降尘 水幕是降低风流尘量的有效方法。水幕净化技术是将装有多个喷雾器的水管敷设于井巷顶部或两帮，利用喷雾来降低煤尘量。设置水幕的地点不要距工作面太远，并随回采进度定期前移。按照巷道的设备条件，采用机械控制、触控、光电等途径来控制水幕。
2.3.5 巷道洒水灭尘 当矿尘被水湿润后，尘粒之间会相互凝结成较大的颗粒，附着性增强，矿尘就不易飞起。长时间工作后，大部分煤尘会积聚在井下巷道的周壁和顶板、底板上。可利用自动洒水设备或采用人工的方式用高压水冲洗积聚的煤尘，避免回采过程中巷道内产生煤尘。 2.4 个体防护 个体防护是要求采矿作业人员必须佩戴防护面具，避免作业时吸入大量粉尘。气流安全帽、自吸式防尘口罩和过滤式送风防尘口罩等是用于个体防护的主要防尘工具，这些工具可以过滤空气中的粉尘和有害气体，不妨碍矿井作业。实践证明，个体防护工具能有效避免有害气体和煤尘侵入人体，对惊吓作业人员的生命安全造成威胁。我们在生产实践过程中，应该推广普及个体防护技术，与上述防尘措施综合运用，做好防尘工作，不延误工程进度的同时保障矿井作业人员的生命安全。
3 煤矿防尘技术的研究展望
上面介绍了日常煤矿生产中进行煤层防尘的常用手段，这些措施的效果值得肯定。但煤尘的控制与治理依然是我们面临的一项重要课题。笔者认为，未来的煤矿防尘研究将更加注重以下几个方面：①寻找综合防尘的途径。煤尘产生的一个重要特点就是其来源多、种类多，因此在今后的防尘工作中，应更加注重对症下药，根据尘源的具体类型来选择防尘手段，并且注重多种技术的综合使用，以达到控制煤尘的最好效果。②提高工作面喷雾除尘系统的自动化水平。喷雾降尘系统的防尘降尘作用已经得到充分肯定，但是其自动化水平还有待进一步的提高。这要求不仅要在设计上做到科学合理，而且还要实现系列化、多样化成产，确保适合各工作面的实际情况。同时，还要进一步提高其使用性能、喷雾效果。③加强对综合机械化采煤工艺的研究实践发现，通过改进采煤工艺，以减少薄煤层工作面粉尘的产生。使用采煤机割煤，因为有成熟的降尘工艺，能够有效的降低工作面粉尘，因此应继续加强对采煤工艺及方法的研究。④重视通风方式和选择和风量的控制，这是提高除尘效果的关键。在实际操作中，针对不同工作面的具体情况，选择合理的通风方式并控制好风量风速，使其充分发挥防尘、防火、排放瓦斯的作用。⑤研究全面自动喷雾装置。可根据传感器原理，利用爆破时产生的冲击波来控制喷雾装置，实现自动喷雾降尘。⑥健全综合防尘管理制度。制度是效果的保障，除了在技术和设备上加大防尘工作的投入外，还要通过建立健全综合防尘管理制度，有效约束人的行为，提高防尘管理的水平和效果，为消除煤尘隐患提供保障。
参考文献：
[1]李德波，张梅.浅谈矿井通风系统的选择和安全措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2009（10）.
[2]魏永东，孙中光，张继华.简析综合防尘技术在矿井中的应用[J].山东煤炭科技，2011（04）.
[3]沈雁波.煤矿井下防尘技术应用[J].中国新技术新产品，2011（04）.
作者简介：李伟（1981-），男，本科、毕业于中国矿业大学机械电子工程专业，助理工程师，现任兖矿集团南屯煤矿综采办公室技术主管。