随着煤矿采掘等各生产环节机械化程度的不断提高，原煤产量也在不断增加，粉尘的绝对产生量大大增加。目前我国煤矿在粉尘治理研究及应用上还有很大差距，按《煤矿安全规程》的规定，绝大多数作业点的粉尘浓度远远超过10mg/m3，有的超标几十到几百倍。随着国家对煤矿井下安全及作业环境卫生的越来越重视，持续开展国有大中型煤矿的粉尘治理，是解决我国煤矿粉尘危害问题的根本措施。在此，根据现代化矿井的特点，结合国有大中型煤矿已有的粉尘治理技术，对现代化矿井粉尘综合治理技术进行研究。
    1 神东矿区概况
    神东矿区是我国目前最大的煤炭生产基地和重要的优质动力煤出口基地，矿区井工矿以“主斜井一副斜井”开拓、无轨胶轮车辅助运输、连续采煤机快速掘进，矿井“无盘区”布置，长距离大断面快速掘进通风、地面箱变与井下移变联合远程供电等关键技术群为主体，辅以生活区集中规划布置、地面非生产性设施简化布置、地面洗选系统与井下生产系统集成布置等措施，构建了快速建井模式，如榆家梁煤矿10个月建成产量800万t/a、高瓦斯矿井康家滩煤矿9个月建成产量500万t/a[1]。
    神东矿区综采工作面实现了世界一流高效、安全目标，综采队45人，综采工作面走向长5000m、采高5.3m，年生产能力1000万t。综采工作面6000～7000t设备搬迁时间只需6～8d，各项指标均处于世界领先水平。掘进工作面、不规则块段和煤柱回收、“三下”采煤，采用连续采煤机短壁机械化开采成套技术，实现了落煤、装煤、运煤、支护等工艺机械化，年产突破200万t、全员工效超过350t，回采率由30%提高到87%，达到国际先进水平。
    2 粉尘来源及特点
    1)综采工作面、连采工作面产量大，产生的绝对粉尘量大。
    2)煤内在水分高达8%～9%，而煤质要求全水分必须小于12%～14%。因此靠增加外部水降尘受到极大限制，造成综采面、连采面喷雾不能正常使用，运输各个环节喷雾洒水受到制约。
    3)连采机本身带有高效除尘器，由于各矿连采队对粉尘治理重视程度不够，不能按要求及时维修、清理，造成喷嘴堵塞，过滤网煤泥过多，严重影响除尘器的使用效果。
    4)主要尘源点总粉尘、呼吸性粉尘浓度超标，其中采掘工作面割煤、带式运输破碎及转载时粉尘浓度最大，一般总粉尘浓度在50～200mg/m3，呼吸性粉尘浓度在10～100mg/m3，严重超标。
    3 粉尘综合治理技术及使用效果
    3.1 综采工作面粉尘治理
    综采工作面推进长度2000～5000m、工作面长240m、工作面年产600～1000万t，工作面平均风速1.33m/s。采煤机装有抑尘系统，内喷雾在滚筒上有108个喷嘴，外喷雾在摇臂端有8个J型喷雾块，进口处水压力1.4～3.5MPa，流量380L/min。在内外喷雾使用正常时，工作面割煤时总粉尘浓度9～68mg/m3，呼吸性粉尘浓度2.8～19.5mg/m3。但由于采煤机低压喷雾耗水量大，造成综采面煤炭水分严重超标，迫使各矿综采面外喷雾普遍停用，而使用内喷雾，造成综采面粉尘急剧增多，总粉尘浓度为28～176mg/m3，呼吸性粉尘浓度为9～66mg/m3。
    综采面实施机载高压喷雾泵降尘技术[2]。采煤机双联液压泵(电动机2×30kW)，1台泵控制1个摇臂，另1台泵控制另1个摇臂和破碎机。2个摇臂不同时工作，且破碎机工作时间极短。根据采煤机液压系统工作特点，将采煤机的液压系统改为由1台泵分别控制2个摇臂，另1台泵作为破碎机和高压喷雾的动力，同时在采煤机上安装1台小型进口液压喷雾泵，利用采煤机冷却用水(流量8～15L/min)产生高压(8～12MPa)喷雾，以降低支架和回风侧的粉尘浓度。内喷雾由108个喷嘴组成，水压低、耗水量大、喷雾雾化效果不好，因此采取均匀堵塞部分内喷雾喷嘴，保留48个，以提高水压，提高喷雾雾化质量，降低采煤机割煤时产生的粉尘和截齿温度。在对采煤机内外喷雾技术改造后，综采工作面总粉尘浓度3.2～17.6mg/m3，呼吸性粉尘浓度1.6～6.8mg/m3，降尘率达到800%～90%，效果较理想。
    3.2 连采工作面粉尘治理
    连续采煤机有完善的外喷雾系统和除尘器系统，如果外喷雾和除尘器消尘系统正常使用，工作面粉尘浓度一般都小于30mg/m3。但大部分连采工作面对粉尘治理工作不重视，除尘器不能正常使用，加之外喷雾低压耗水量大，受煤质、底板软化等因素的制约，部分连采工作面外喷雾也不能正常使用，致使连采工作面总粉尘浓度达到40～238mg/m3、呼吸性粉尘浓度12～89mg/m3。
    首先，提高连续采煤机供水系统的压力，让外喷雾实施高压喷雾，喷嘴雾化效果好；保证供水质量，不发生堵塞喷嘴现象，经常检查更换喷嘴；加大机载除尘器的检修与维护，坚持每天检修时检查除尘器的喷嘴，清理除尘器中的煤泥，保证除尘效率。同时，采用气幕控尘技术[3]提高机载除尘器的收尘效率，将气幕风机(防爆离心正压风机)水平安装在连续采煤机除尘器机体平台上，该风机风量为30～60m3/min，风压大于1200Pa、功率为3～5.5kW，气幕风机连接气幕发生器，在连采机司机前方形成1道气幕进行控尘，使现有机载除尘器的收尘率达到90%，割煤时司机位置总粉尘浓度能控制在20mg/m3以下。
    3.3 带式运输系统粉尘治理
    带式运输系统及其转载点总粉尘浓度为40～250mg/m3，各运输巷手动、自动喷雾受煤质水分的制约已陆续拆掉，洒水除尘也不能正常使用，运输巷及转载点随着过煤量的陆续增加，粉尘浓度越来越大。
    转载点采用强制性封闭，封闭后实施自动喷雾降尘[4]。封闭采用钢管作支架，用阻燃风筒布作罩子，连接处用粘贴布或拉锁连接，便于检修设备或清理煤尘，每处转载点前后各封10m，全封闭后，再加手动或自动喷雾降尘。措施实施后经测试，总粉尘浓度降低80%～90%。
    3.4 辅助运输平硐及辅助运输大巷粉尘治理
    辅助运输平硐及辅助运输大巷是主要进风巷，又承担辅助运输任务，神东矿区全部实现了无轨胶轮运输，巷道底板为水泥路面，因此车辆通过时尘土飞扬，严重污染进风风流。经测试，总粉尘浓度6～26mg/m3，呼吸性粉尘浓度3～16mg/m3，小于10μm的粉尘占72.4%。这些微细粉尘部分随风流进入工作面，不仅影响工作人员的身体健康，还具有较大的爆炸危险性。
    在辅助运输平硐及辅助运输大巷设置专门的防尘管路，疏通排污水沟，每隔300～500m设置全断面封闭式定时自动喷雾降尘水幕[5]，按24h制式、定时刻任意设定16组打开和关闭喷雾的时间，当行人通过正在或即将喷雾的巷道时，能自动停止或延时喷雾，从而实现无人的情况下巷道内自动喷雾降尘的功能，且内部设有充电电池，不受停电影响，停电后内部时钟正常行走，定时设置不会消失。同时配备了大巷洒水车、清扫车，定时、定点对大巷洒水除尘、清扫浮尘。因而使巷道四周一直保持湿润状态，基本消除了浮游煤尘的再次飞扬，巷道底板基本无大面积积水。
    3.5 回风巷粉尘治理
    回风大巷、工作面回风流等地点经测试，总粉尘浓度8～76mg/m3，呼吸性粉尘浓度3～28mg/m3。回风巷虽然人员活动不多，粉尘对人员的危害相对较小，但浮游煤尘和沉积煤尘具有较大的爆炸危险性。
    在回风大巷和工作面回风巷设置专门的防尘管路，疏通排污水沟。在回风大巷和工作面回风巷各设置1～2道粉尘浓度超限自动喷雾降尘水幕[6]，通过设置粉尘浓度报警值和上下限控制值，控制防尘水幕等防尘设施，当高于上限则启动喷雾，低于下限则停止喷雾，实现防尘设施的自动运行。同时采用大巷洒水车、清扫车，定时、定点对大巷洒水除尘、清扫浮尘。通过对粉尘浓度在线监测监控，不仅可以节约水资源，还可降低巷道内的粉尘沉积强度，降低作业环境的粉尘浓度，改善作业环境。
    4 结语
    1)转载点采用强制性封闭，封闭后实施自动喷雾降尘；连采工作面在使用好连采机机载除尘器的基础上，采用气幕控尘技术将粉尘控制在掘进头，提高除尘器的收尘效果。既降低了粉尘浓度，又少量地增加了煤炭水分，解决了粉尘治理与煤质要求的矛盾。
    2)进、回风巷安装定时自动喷雾降尘水幕和超限自动喷雾降尘水幕，能够使巷道四周一直保持湿润状态，减少浮游煤尘的二次飞扬，减小作业人员的劳动强度和耗水量。
    3)综采工作面实施机载高压喷雾泵降尘技术，高压喷雾产生的雾粒速度高、粒径小且带有大量的静电荷，能以较小的耗水量获得高的降尘效率。
    参考文献：
    [1]尤文顺．神东现代化矿井安全工作现状及对策[J]．煤矿安全，2005(1)：51-53．
    [2]赵正均，郭胜均．KJB型采煤机机载增压泵的研究[J]．矿业安全与环保，1999(6)：9-10．
    [3]郭胜均，吴百剑，张设计，等．气幕控尘技术的应用[J]．煤矿安全，2005(1)：11-12．
    [4]张立国，刘军星，史红梅．神东煤炭公司皮带系统粉尘专项治理技术[J]．矿业安全与环保，2004(增刊)：102-103．
    [5]欧阳广斌，钱高峰．煤矿采掘工作面综合除尘技术装备的应用研究[J]．矿业安全与环保，2008(6)：51-56．
    [6]吴百剑，陈颖兴，刘清宫，等．开元公司综采工作面粉尘治理及连续监测技术[J]．矿业安全与环保，2008(4)：30-32．