我国煤矿掘进面降尘设备的应用及发展趋势探讨
近年来，随着科技的进步，煤矿机械化采掘程度日益提高，在矿井生产量得到大幅提升的同时，煤矿采掘作业过程中产生的粉尘量也急剧上升，尤其在煤层掘进、综采、割煤、移架、运输等过程中，煤矿生产粉尘浓度之高_加严重，不但降低工作现场可见度，在些许程度上对生产产生较大影响。矿井粉尘的危害主要有两个主要方面：一是粉尘爆炸，二是尘肺病。矿井粉尘具有可燃性，如果煤矿粉尘不断积聚，达到限值时，很可能引起粉尘爆炸。在煤矿采掘过程中，作业人员长期地吸入煤矿粉尘，可能诱发严重的尘肺病症。尘肺病已成为我国煤矿采掘作业人员常见的一种职业病。据统计,我国有将近 30 多万的煤矿尘肺病患者，大约占到患此病人数的 50%。由此可见，采取有效措施降尘与防尘刻不容缓。
一、掘进工作面主要降尘设备
随着综掘技术及装备在煤矿巷道掘进的普遍应用, 掘进工作面已成为煤矿井下作业两大产尘点之一。目前我国煤矿掘进工作面主要降尘设备有除尘器系统、掘进机喷雾、净化水幕及捕尘网等。
1.1除尘器系统
用除尘器进行除尘是煤矿巷道掘进作业中一种重要的降尘方法。另外，除尘器利用除尘风机处理空气中的飘尘，捕获飘尘的效果很好，明显优于喷雾降尘的捕尘效果，有效净化了煤矿巷道中的空气效果。近几年，除尘系统大部分是与掘进机配套使用，采用长压短抽的局部通风方式。除尘器主要由旋流脱水段、配套风机和过滤除尘段组成。除尘器可以安装在多个部位，如转载机的后面和掘进机上，还可以利用单轨吊吊挂在巷道的顶部。尘器前后所接吸尘罩和风筒的总长度不得_过 30 m，风筒断面积要大于0.19 m 2 。除尘器吸尘口通过负压风筒接至距工作面迎头 2~3 m 范围内。在压入式供风系统中风筒的末端须加入控尘装置，以提高除尘器的收尘效率和除尘效率。除尘器固定好之后，按要求接通水源、电源，供水管路应设置水质过滤器，在净化水的同时，防止喷头堵塞，综合防尘管路的压力要不大于 3.0 MPa。在除尘器处于喷雾的情况下才能接通电源，启动除尘器。
1.2除尘喷雾装置
所谓的喷雾降尘是指在进行煤矿巷道作业时，采用喷雾装置喷洒岩堆和煤堆，使岩堆和煤堆表面的灰尘得到抑制，通常喷雾器会喷出水雾状，能够起到捕获下降粉尘的作用。目前在煤矿巷道的作业中多采用一种高压喷雾的技术，这种技术耗水量相对较低，除尘效率比较高，对于呼吸性粉尘的降尘效率高达 65%，总体降尘效率约 75%。高压喷雾降尘系统由自控水箱、过滤器、高压泵(机载)、高压管路、高压引射喷雾降尘装置及控制部分组成。喷雾降尘装置可用在掘进机和采煤机上。在掘进机施工作业时，除了使用除尘器系统，_是内外高压喷雾。掘进机喷雾装置分为内外两种，内喷雾通过掘进机截割结构上的喷嘴向煤体进行喷雾降尘。外喷雾装置安装在掘进机截割臂上对扬尘进行捕捉除尘。由于工作面水质较差、水压不足等原因，喷雾装置喷嘴有被堵塞的问题。
1.3除尘净化水幕
净化水幕是在敷设于巷道顶部或两帮的水管上间隔地安上数个喷雾器喷雾以达到降尘的目的。净化水幕应安设在支护完好、壁面平整、无断裂破碎的巷道段内。因作用不同，净化水幕的具体安装位置也会不同。在装载运输时的防尘，要把风流净化水幕安装在下风侧 20 m 的地方。在对锚喷支护进行防尘时，主要采用除尘器抽尘净化来进行锚喷作业。对要洒水预湿下井前的混合石料，要安装两道以上的风流净化水幕在作业地点下风流方向 100 m 内的地方。可根据巷道条件，选用光电式、触控式等水幕控制方式。大巷定时自动喷雾降尘水幕系统能自由设定打开和关闭喷雾的时间，行人经过时能自动停止或定时喷雾，从而实现自动实现洒水或不洒水状态的转换。
1.4捕尘网
捕尘网是利用直径 50 mm 的钢管、锚杆、锚网以及柔性网或塑料窗纱加工成全为断面捕尘网，一般安设在距工作面 200~300 m 外，直径 50 mm 钢管和锚杆是捕尘网的主干，骨架迎风侧设一层锚网，在锚网的迎风侧设柔性网或塑料窗，这样配合着净化水幕，一起起到降尘的作用。当带有粉尘的空气在巷道内流动，遇到捕尘网时，捕尘网形成的水膜在流动破裂的同时逐渐湿润粉尘，从而达到降低空气中粉尘的作用。要注意对捕尘网进行定期的清理工作，以去除表面的积尘，一般为半月一次。
二、目前我国煤矿掘进面降尘设备存在的主要问题
1.掘进机和工作面所配备的通风系统协功能还不完善，一些新技术还没有得到充分利用。
2.煤矿采掘除尘风机多安置在掘进机的后端，在采掘过程中无法灵活移动，很大程度上影响了采掘的效果。
3.掘进机的内外喷雾装置容易出现喷嘴堵塞的现象，一方面降低了降尘效果，同时也增加了成本开支。
4.湿式除尘器对水及其他液体的消耗较大，污水处理成本较高，且容易被酸性气体腐蚀，对环境及温度有一些要求。五是我国目前使用的降尘设备，普遍存在噪音大、灵活性差的问题。
三、我国煤矿掘进面降尘设备的改进及发展趋势
1）加大采煤机研发力度。首先，进一步完善和提高交流变频调速牵引系统的可靠性，主要是完善和提高系统装置的抗振、散热和防潮等性能。其次，研发适合我国复杂地形的四象限运行的电牵引采煤机，将重点放在适合中厚煤层的中等功率的电牵引采煤机的研发上。第三，开展大功率采煤机需满足整机 2000万 t 采煤量寿命的总体设计。第四，加大信号传输系统的研究。第五，加大大功率采煤机的监测、诊断和控制系统的研究。
2）完善井下除尘系统。目前我国掘进机和工作面所配备的通风系统功能还不完善，没有充分考虑到所需要通风的风量、通风风筒与除尘设备口的距离，这些还需进一步的研究和实践检验。通风除尘方面，可考虑用附壁筒通过技术形成漩涡状风流，以增强除尘效果。另外，除尘系统噪音较大，灵活性不够，要积_探索除尘系统降低噪音污染的问题。
3）改进除尘风机。目前我国煤矿采掘除尘风机多安置在掘进机的后端，在采掘过程中无法灵活移动，满足不了灵活开采的需要，因此要致力于研发和改进能与掘进机配套的除尘风机。
4）改进湿式除尘器。我国井下作业常用的除尘设备_是湿式除尘器，湿式除尘器有成本低、操作简单的优点，但其耗水及其他液体的成本较大，酸性气体对设备有腐蚀作用，且对环境及温度有要求，如达不到其环境及温度的要求，将影响除尘效果，因此，对湿式除尘器需进行改进。可考虑使用干式除尘系统，干式除尘系统效果好，且体积小、噪音小，对环境及温度没有要求，适合各种环境的使用。
5）积_改进喷嘴堵塞的问题。内外喷雾装置对于控制粉尘有很明显的功效，但其喷嘴容易出现堵塞的问题，减弱了降尘效果，要积_研发功能_强的喷嘴，提高降尘效果，降低_换频率，控制使用成本。
6）研发多功能复合型的除尘设备，如惯性冲击静电除尘器、静电旋风除尘器等。还有结合现代_技术，如磁力、电磁聚、移动床颗粒层除尘器，研发出新型节能的除尘设备。
经过多年的探索和实践，我国煤矿虽然有多种煤尘防治设备及手段应用在生产中，但基本上都是从点、线上防治，侧重于末端治理，均未实现防治设备及技术的自动化，设备及技术水平还有差距。因此，要从矿尘的源头抓起，控制矿尘源并减少矿尘源的产生以及实行生产的全过程控制，不断改进设备及工艺，实现有效降尘、高产的目的。
