摘要：随着煤层的采落以及破碎，达到井下空间之后会产生煤尘。岩尘主要是在岩石以及半煤岩掘进工作面中产生的，岩巷中风钻打眼能够将岩石粉碎为细小的颗粒，进而形成高浓度的浮游粉尘。井下的施工材料中也有可能成为较高浓度的粉尘，比如在掘进工作面完成锚喷作业过程中，喷射水泥泥浆和混凝土时就很容易产生水泥和砂粒、粉尘，这是掘进工作面主要的粉尘来源之一。文章针对煤矿掘进工作面在各个生产环节中产生的煤尘、粉尘等，主要阐述掘进各个区段的防尘技术和防尘方法，从而实现矿尘低危害率。

关键词：煤矿掘进;防尘技术;应用实践

1煤矿掘进工作面粉尘的来源及性质

1.1粉尘的来源

巷道掘进施工中，产尘源主要来自四个方面：（1）生产工序，在掘进过程中煤岩壁受到截割头破碎和研磨作用产生高浓度粉尘，达到工作面产尘量的80%以上;（2）掘进过程中导致煤岩塌落后与机器和地面碰撞，综掘机扒渣、挡煤板、运输转载落差产生的粉尘;（3）通风扬尘，工作面上沉降的粉尘在施工或大风量通风过程中又被扬起，即造成二次粉尘污染;（4）其它尘源，如地质构造及贮存条件，煤岩层发生断裂、错位，在裂缝中存留的粉末，在掘进过程中突涌出来形成粉尘。根据以上分析，迎头端面是主要的产尘源，而其它因素产生的粉尘与其相比非常小，所以在仿真模拟中将迎头端面位置处视为主要的粉尘源。

1.2粉尘基本性质

（1）粉尘粒径

通常粉尘颗粒形状是不规则的，为了便于描述粉尘粒径的大小，一般采用定义的“几何当量径”方法对粉尘粒径大小进行描述。粉尘按粒径大小进行分类：研究表明在湍流气流流动状态下，粉尘会随风流进行向前运动或横向扩散运动。粒径大于40μm为粗尘，在风流中作加速沉降运动;粒径10～40μm为细尘，在风流中作等速沉降运动;粒径0.25-10μm为微尘，也称呼吸性粉尘，容易在巷道呼吸带位置悬浮漂移。

（2）粉尘分散度

粉尘数量分散度代表粒径各当量径区间微粒数占总的百分比大小;对于粉尘质量分散度代表各当量径区间的微粒质量占整体百分比数量。一般来讲，粉尘分散度越高，就表示微细粉尘占总粉尘的比例大，粉尘难以治理，对人体危害越大。

（3）粉尘的浓度

粉尘浓度大小是衡量作业环境状况的主要指标之一。煤矿粉尘浓度规定使用质量法计算，即单位体积矿尘的质量，单位为mg/m3。

（4）粉尘的粘附性

粉尘粘附性的强弱与它的形状、粒径、含湿量和作业环境温度、风速以及颗粒的运动特性有关。粉尘的粘附性是选择除降尘措施的主要考虑因素，一般依据液体与颗粒相互粘附特点实施捕尘。

（5）粉尘的湿润性

粉尘湿润性是认为湿式除降尘效果首要因素，湿润性好的大颗粒粉尘越容易被水附着后沉降。通过粉尘颗粒湿润性的强弱分为亲水性和疏水性粉尘，依据特性制定不同的除降尘措施，对于亲水性粉尘，可依据特性采用湿式除降尘措施，如井下工作面常用的高压喷雾结合湿式除尘系统降低粉尘浓度;对于疏水性粉尘，应用高压喷雾时加入表面活性剂改变雾粒的表面张力，提高降尘效率。

2掘进各个区段的防尘方案

2.1掘进工作面的防尘

掘进机除尘器采用干式布袋除尘器通风除尘系统，这个系统主要是由风流转换器、压入风筒、吸尘口、抽出式风机共同构成的，采用单轨吊吊挂以及独立布置，不会与掘进机有直接的作用联系，主要用于巷道断口10m2以上的面积，可以采用压入式供风的掘进工作面。这种除尘成效率可以达到90%以上。而使用湿式除尘风机这种设备是由风机、主机、支架、风筒构成的，这种仪器除尘效率也比较高，而且重量轻，体积小，能量消耗也较低，运行维护简单，具有很多优势。做好防尘和抑尘工作能够有效保障工作人员的身心健康和生命安全。截割头内外喷雾是由高压水泵、水箱、管路、喷嘴以及喷雾支架等构成的，喷嘴位于喷雾架的上部，悬挂在掘进机的截割头上。工作原理是由高压喷嘴喷出，并且将截割头包围起来阻止粉尘的进一步扩散，并有效进行粉尘补集。除此之外掘进工作面除尘技术用于中小断面煤以及半煤岩巷道，可以利用相应的机械除尘风机进行有效除尘，这种除尘设备与掘进机连为一体，随着掘进机的运输而进行工作。抽尘口布置在切割工作机构的两侧，距离切割头1.5m能够使切割头的方向进行自由调整，抽尘风筒用于伸缩负压风筒，除尘的方式主要是湿式过滤，除尘效率可以达到98%以上。炮掘工作面的防尘技术。采用螺旋牙水芯喷嘴配套高压雾化泵。在挖掘式装载机上方安装两套、在胶带转载点处安装一套功率均为4kW的高压降尘系统，每套高压降尘系统带1组喷嘴，每组有4个孔径1mm的喷嘴。高压降尘系统的启动和停止采用粉尘传感器加开停传感器控制。回风巷安装一台粉尘传感器和一套综合自动控制系统，具有粉尘监测传输功能，高压水雾控制功能。爆破时产生的粉尘约占粉尘总量的70%，矸石通过胶带转载点时产生的粉尘约占粉尘总量的20%，采用高压撞击的原理捕获粉尘，安装喷头距尘源的距离在喷雾射程范围内，能够克服回旋风的影响，使得绝大多数水粒在煤壁上均匀附着。当喷雾压力高于10MPa时，雾化粒度在150-200μm，流量约40L/min，开启下喷头组，利用水雾作为载体，包裹尘源区域，能够有效降低粉尘70%。

2.2掘进工作面通风防尘

首先需要合理进行风量调整，根据煤矿井下巷道的实际情况及时调整风速和风量，排除一些有害的气体以及浮游的矿尘，要掌握适度的风量，如果风量太小时很容易聚集煤尘，如果风量过大则很容易产生落尘飞扬的情况。其次要设置防尘布网以及喷雾。防尘幕网可以固定在掘进机组二运架上，实现捕尘网架体与掘进机同时移动，减少捕尘网在维护工作中的工作量，捕尘网下面是帘式布网，这一环节便于通行。喷嘴的雾化效果比较好，捕尘断面较大，能够起到较好的降尘效果。最后可以利用皮带转动喷雾技术，利用皮带传动触发联动机平台开启各类粉尘的降尘装置，有效实现防尘。例如可以使用控风控尘技术，控风除尘系统利用骨架风筒制作，通过侧面开口实现分风，简易轻便。此外，为了适应工作面快速掘进的需求，借鉴单轨吊的思路设计了一种轻质吊滑轨，与整流风筒、调风阀门、附壁风筒、伸缩骨架风筒及风筒储存器等部件共同形成了一套掘进工作面控尘装置，定期前移，操作便捷。

3工程应用实例分析

3.1新式主要胶带转载自动喷雾

矿井运输胶带转载运输过程中，由于煤（岩）转载过程中呈下落状态，撞击承接胶带产生大量扬尘，扬尘随矿井风流漂浮，严重影响井下工作施工环境。棋盘井煤矿（东区）矿自2019年5月份引进一台ZP-127型主要运输胶带转载自动喷雾降尘装置，有效实现了防尘灭尘、喷雾降温、喷雾灭火等功能，该装置根据胶带运输煤（岩）承重程度进行喷雾降尘，杜绝了井下降尘水量过大所造成的不良因素，避免了水资源的浪费，有效减少员工洗尘劳动强度，提高了降尘效果，净化井下空气质量，有效改善井下工作施工环境，预防粉尘超标情况。

4结束语

随着煤炭行业的快速发展，采掘工艺向高产、集约化生产的方向发展，由于综掘机截割进尺速度快、独头长距离掘进、单位时间生产量高等特点，使得生产效率提高的同时，工作面产尘量急剧增加，成为罹患职业病最严重的作业场所。通过以上方式进行防尘可以实现掘进工作面的综合防尘，为煤矿工作人员提供良好的工作环境，减少职业病的产生，提高工作人员的生活质量和煤矿企业的经济效益;从源头上治理了生产过程中产生的粉尘以及喷射混凝土时能够吸走浮游粉尘，有效降低这些细小颗粒物的浓度，改善生态环境，也落实了煤矿一通三防的工作。由此可知通风安全创造的社会效益是具有重大意义的。