摘要：针对矿井采掘工作面工作特点，提出了以采煤机尘源智能跟踪高压喷雾降尘系统，煤巷打孔作业负压喷雾降尘技术、高效化学抑尘技术、干雾抑尘技术为核心的关键防尘技术，有效解决矿井采掘工作面粉尘防治问题，改善了作业条件，保证了安全生产。
关键词：综合防尘；高压喷雾；负压喷雾；化学抑尘；干雾抑尘
1.前言
尘肺病煤矿职业病危害中最常见的一种，其中硅肺和煤工尘肺占病例总数的90%，且尘肺病发病工龄不断缩短，给煤矿安全生产造成了很大的威胁，政府、企业也高度重视，积累了一定的粉尘综合防治经验，形成了以风、水为主的综合防尘措施，如采煤机内外喷雾、煤层注水、喷雾降尘等技术和设备，取得了良好的防尘效果。但在防尘措施的应用中，由于绝大部分矿尘，尤其是煤尘具有较强的疏水性，加之水的表面张力又较大，传统除尘技术对粒径在5μm以下的呼吸性粉尘控制效果并不理想，对粒径在2μm以下的粉尘，捕获率只有1%～28%，因此目前以水为主的防尘技术措施尚远未达到其应有的效果。
该论文在矿井综合防尘体系建立的基础上，提出了以采煤机尘源智能跟踪高压喷雾降尘系统，煤巷打孔作业负压喷雾降尘技术、高效化学抑尘技术、干雾抑尘技术为核心的关键防尘技术，关键技术的应用推广可大力推进防尘工作的开展，解决导致尘肺病发生的呼吸性粉尘，对粉尘治理做到精准有效，保障职工的职业健康。
2.采煤机尘源智能跟踪高压喷雾降尘系统研究
采用采煤机尘源跟踪喷雾降尘技术，根据采煤机运行位置实时跟踪采煤机滚筒并自动打开滚筒对应支架上的喷雾水幕，一部分喷雾喷向煤壁湿润煤体，减少割煤和垮落冲击产尘，一部分喷雾包络采煤机滚筒，在滚筒周围形成厚实的水雾包围圈，使粉尘有效湿润和就地沉降。第二是在采煤机机身上布置密集喷雾，喷向滚筒下半部、垮落煤炭及溜槽，抑制滚筒下部装煤产尘及垮落冲击产尘。在滚筒处形成“三维立体”喷雾密集水幕，达到高效抑制尘源处粉尘产生，大幅度降低工作面粉尘浓度的目的。
采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统应用于采煤工作面时，采煤机上安装1个红外发射器，每个支架的前立柱处安装1个红外接收器，当采煤机运行至某一位置时，该位置对应的接收器接收到信号后，其配接的控制箱负责将该接收器的位置信息，以广播通讯方式发送给所有联机的控制箱，按统一设定的程序和参数，由这些控制箱自行判断是否打开其控制的电磁阀，如需打开，则打开电磁阀（可同时打开1～10道），执行喷雾降尘及延时功能，从而实现对采煤机前、后滚筒及下风流的定点跟踪喷雾，减小粉尘产生量并消除采煤机下风流粉尘污染。
3、煤巷打孔作业负压喷雾降尘技术研究
针对煤巷打孔作业粉尘产尘量大的问题，基于空气动力学原理，设计负压喷雾降尘装置并实现现场应用。可以实现打孔过程中的高压喷雾降尘与排渣。负压喷雾降尘器的降尘效率取决于两个因素，一是风流进口处的负压大小，其有喷雾出口的速度决定；二是喷出雾滴颗粒的粒径大小，粒径越小，除尘效率越高。实际使用过程中，将负压降尘装置垂直固定在煤壁上，钻杆从钻杆口进入装置，钻屑通过排渣口排出，细颗粒粉尘及瓦斯通过高压喷雾负压口被吸出，并与水雾发生吸附、沉降作用。后期可在排渣口处再次设计降尘装置，以提高该装置整体降尘、抑尘效果。
4、高效化学抑尘剂减尘技术研究
高效化学抑尘剂其本身具有吸湿、粘尘的功能，相较于水而言表面张力较小，且蒸发速度较慢，因此开展新型高效化学抑尘剂抑制落尘的现场应用，可对落尘进行有效粘结并持续保湿，缩短冲洗巷道和冲洗煤岩帮的周期。
首先采集井下各主要产尘源煤尘样品，进行筛分等预处理，利用扫描电子显微镜、LS-POP(9)激光粒度分析仪、3H-2000PS全自动表面及孔径分析仪等设备对煤尘的微观结构、粒度分布、孔隙率等物理特性进行测定分析，利用扫描型X射线荧光光谱仪、Ultima IV-X射线衍射仪对煤尘的元素组成、物相组成进行测定分析，得出煤尘物理化学特性的基础数据。
基于煤尘物理化学特性基础数据，优选与其相匹配的多种表面活性剂，在确保润湿性、抗腐蚀性的基础上对其进行正交复配，得出新型表面活性剂配方作为抑尘剂辅料。选取保湿型的无机盐氯化钙、氯化镁作为抑尘剂基料，采用热合成工艺将不同浓度的抑尘剂基料与辅料混合，得出新型高效化学抑尘剂配方。
5、干雾降尘技术研究
煤矿井下运输过程中产生的煤尘主要在破碎机、转载点、溜煤眼等地点。
破碎机密封喷雾系统由五部分组成，包括前后盖板，前后密封胶皮，干雾除尘装置。前后盖板8mm厚钢板制成，安装在破碎机前后溜槽顶部，防止粉尘从上边飞扬，在前盖板的中间，布置干雾抑尘装置，用于密封罩内喷雾降尘，将煤块充分湿润，以防止在破碎机破碎过程中产生大量粉尘，在前后溜槽口处安有防尘胶皮，成条带状，既不影响煤炭通过，又能阻止煤粉从前后端飞扬。为了加强密封效果，对转载机进行部分密封，在转载机爬坡段，到破碎机前端全部用8mm厚钢板盖严，至此从转载机到破碎机，形成9m长的密封段，有效控制破碎过程中的粉尘飞扬。
转载点的干雾降尘系统由干雾抑尘装置、封闭木板、高压汽水管路、支撑铁架四部分组成。转载点位于上皮带和下皮带之间，将封闭木板安装在上皮带和下皮带之间，形成一个封闭空间，在下皮带机底部安装支撑铁架，将干雾抑尘装置放置在支撑铁架上，跟汽水管路安装好。干雾抑尘装置的共由三组高压干雾喷头组成，每组三个，一组喷头朝向皮带机运动方向，两组喷头朝向封闭木板空间，形成对落尘的全方位湿润。由于干雾粒径可以达到10μm左右，且封闭空间的存在可以让雾滴不断进行碰撞，不断对粉尘进行包裹，从而最大程度降低粉尘。
溜煤眼转载点的干雾抑尘系统由干雾抑尘装置、铁架、高压气水管路、滤网四部分组成。此点的主要产尘部位是皮带溜向溜煤眼的区域以及落煤落进溜煤眼后因反弹产生的粉尘，所以设计将两个矩形铁架十字交叉安装在溜煤眼上部，然后将干雾抑尘装置悬挂在铁架上，利用500目滤网对铁架进行包裹，只留出粉尘溜向溜煤眼的孔，即对溜煤眼的上部空间进行封闭，提高干雾除尘装置的除尘效率。干雾抑尘装置的共由三组高压干雾喷头组成，每组三个，一组喷头朝向皮带机运动方向，两组喷头朝向滤网封闭空间，在封闭空间中雾滴与粉尘充分接触，迅速凝结，形成对落尘的全方位湿润。最大限度降低皮带机溜向溜煤眼粉尘。
6、结束语
综上所述，随着国家对煤矿职业病重视程度的不断增加，矿井综合防尘技术的要求和标准也随之提高，加强矿井综合防尘关键技术的研究，推动矿井综合防尘体系建设，使矿井工作人员清晰的认识井下各产尘源的产尘状况与防治现状，并对特定产尘点针对性的采取防尘措施，很大程度上提高防尘工作效率。关键技术的推广应用可改善井下作业场所的环境条件，有效控制采运过程中粉尘、尤其是呼吸性粉尘带来的职业危害，满足煤矿安全生产及职业健康管理相关标准及要求。