我國煤礦掘進面降塵設備的應用及發展趨勢探討
近年來，隨著科技的進步，煤礦機械化采掘程度日益提高，在礦井生產量得到大幅提升的同時，煤礦采掘作業過程中產生的粉塵量也急劇上升，尤其在煤層掘進、綜采、割煤、移架、運輸等過程中，煤礦生產粉塵濃度之高_加嚴重，不但降低工作現場可見度，在些許程度上對生產產生較大影響。礦井粉塵的危害主要有兩個主要方面：一是粉塵爆炸，二是塵肺病。礦井粉塵具有可燃性，如果煤礦粉塵不斷積聚，達到限值時，很可能引起粉塵爆炸。在煤礦采掘過程中，作業人員長期地吸入煤礦粉塵，可能誘發嚴重的塵肺病癥。塵肺病已成為我國煤礦采掘作業人員常見的一種職業病。據統計,我國有將近 30 多萬的煤礦塵肺病患者，大約占到患此病人數的 50%。由此可見，采取有效措施降塵與防塵刻不容緩。
一、掘進工作面主要降塵設備
隨著綜掘技術及裝備在煤礦巷道掘進的普遍應用, 掘進工作面已成為煤礦井下作業兩大產塵點之一。目前我國煤礦掘進工作面主要降塵設備有除塵器系統、掘進機噴霧、凈化水幕及捕塵網等。
1.1除塵器系統
用除塵器進行除塵是煤礦巷道掘進作業中一種重要的降塵方法。另外，除塵器利用除塵風機處理空氣中的飄塵，捕獲飄塵的效果很好，明顯優于噴霧降塵的捕塵效果，有效凈化了煤礦巷道中的空氣效果。近幾年，除塵系統大部分是與掘進機配套使用，采用長壓短抽的局部通風方式。除塵器主要由旋流脫水段、配套風機和過濾除塵段組成。除塵器可以安裝在多個部位，如轉載機的后面和掘進機上，還可以利用單軌吊吊掛在巷道的頂部。塵器前后所接吸塵罩和風筒的總長度不得_過 30 m，風筒斷面積要大于0.19 m 2 。除塵器吸塵口通過負壓風筒接至距工作面迎頭 2~3 m 范圍內。在壓入式供風系統中風筒的末端須加入控塵裝置，以提高除塵器的收塵效率和除塵效率。除塵器固定好之后，按要求接通水源、電源，供水管路應設置水質過濾器，在凈化水的同時，防止噴頭堵塞，綜合防塵管路的壓力要不大于 3.0 MPa。在除塵器處于噴霧的情況下才能接通電源，啟動除塵器。
1.2除塵噴霧裝置
所謂的噴霧降塵是指在進行煤礦巷道作業時，采用噴霧裝置噴灑巖堆和煤堆，使巖堆和煤堆表面的灰塵得到抑制，通常噴霧器會噴出水霧狀，能夠起到捕獲下降粉塵的作用。目前在煤礦巷道的作業中多采用一種高壓噴霧的技術，這種技術耗水量相對較低，除塵效率比較高，對于呼吸性粉塵的降塵效率高達 65%，總體降塵效率約 75%。高壓噴霧降塵系統由自控水箱、過濾器、高壓泵(機載)、高壓管路、高壓引射噴霧降塵裝置及控制部分組成。噴霧降塵裝置可用在掘進機和采煤機上。在掘進機施工作業時，除了使用除塵器系統，_是內外高壓噴霧。掘進機噴霧裝置分為內外兩種，內噴霧通過掘進機截割結構上的噴嘴向煤體進行噴霧降塵。外噴霧裝置安裝在掘進機截割臂上對揚塵進行捕捉除塵。由于工作面水質較差、水壓不足等原因，噴霧裝置噴嘴有被堵塞的問題。
1.3除塵凈化水幕
凈化水幕是在敷設于巷道頂部或兩幫的水管上間隔地安上數個噴霧器噴霧以達到降塵的目的。凈化水幕應安設在支護完好、壁面平整、無斷裂破碎的巷道段內。因作用不同，凈化水幕的具體安裝位置也會不同。在裝載運輸時的防塵，要把風流凈化水幕安裝在下風側 20 m 的地方。在對錨噴支護進行防塵時，主要采用除塵器抽塵凈化來進行錨噴作業。對要灑水預濕下井前的混合石料，要安裝兩道以上的風流凈化水幕在作業地點下風流方向 100 m 內的地方。可根據巷道條件，選用光電式、觸控式等水幕控制方式。大巷定時自動噴霧降塵水幕系統能自由設定打開和關閉噴霧的時間，行人經過時能自動停止或定時噴霧，從而實現自動實現灑水或不灑水狀態的轉換。
1.4捕塵網
捕塵網是利用直徑 50 mm 的鋼管、錨桿、錨網以及柔性網或塑料窗紗加工成全為斷面捕塵網，一般安設在距工作面 200~300 m 外，直徑 50 mm 鋼管和錨桿是捕塵網的主干，骨架迎風側設一層錨網，在錨網的迎風側設柔性網或塑料窗，這樣配合著凈化水幕，一起起到降塵的作用。當帶有粉塵的空氣在巷道內流動，遇到捕塵網時，捕塵網形成的水膜在流動破裂的同時逐漸濕潤粉塵，從而達到降低空氣中粉塵的作用。要注意對捕塵網進行定期的清理工作，以去除表面的積塵，一般為半月一次。
二、目前我國煤礦掘進面降塵設備存在的主要問題
1.掘進機和工作面所配備的通風系統協功能還不完善，一些新技術還沒有得到充分利用。
2.煤礦采掘除塵風機多安置在掘進機的后端，在采掘過程中無法靈活移動，很大程度上影響了采掘的效果。
3.掘進機的內外噴霧裝置容易出現噴嘴堵塞的現象，一方面降低了降塵效果，同時也增加了成本開支。
4.濕式除塵器對水及其他液體的消耗較大，污水處理成本較高，且容易被酸性氣體腐蝕，對環境及溫度有一些要求。五是我國目前使用的降塵設備，普遍存在噪音大、靈活性差的問題。
三、我國煤礦掘進面降塵設備的改進及發展趨勢
1）加大采煤機研發力度。首先，進一步完善和提高交流變頻調速牽引系統的可靠性，主要是完善和提高系統裝置的抗振、散熱和防潮等性能。其次，研發適合我國復雜地形的四象限運行的電牽引采煤機，將重點放在適合中厚煤層的中等功率的電牽引采煤機的研發上。第三，開展大功率采煤機需滿足整機 2000萬 t 采煤量壽命的總體設計。第四，加大信號傳輸系統的研究。第五，加大大功率采煤機的監測、診斷和控制系統的研究。
2）完善井下除塵系統。目前我國掘進機和工作面所配備的通風系統功能還不完善，沒有充分考慮到所需要通風的風量、通風風筒與除塵設備口的距離，這些還需進一步的研究和實踐檢驗。通風除塵方面，可考慮用附壁筒通過技術形成漩渦狀風流，以增強除塵效果。另外，除塵系統噪音較大，靈活性不夠，要積_探索除塵系統降低噪音污染的問題。
3）改進除塵風機。目前我國煤礦采掘除塵風機多安置在掘進機的后端，在采掘過程中無法靈活移動，滿足不了靈活開采的需要，因此要致力于研發和改進能與掘進機配套的除塵風機。
4）改進濕式除塵器。我國井下作業常用的除塵設備_是濕式除塵器，濕式除塵器有成本低、操作簡單的優點，但其耗水及其他液體的成本較大，酸性氣體對設備有腐蝕作用，且對環境及溫度有要求，如達不到其環境及溫度的要求，將影響除塵效果，因此，對濕式除塵器需進行改進。可考慮使用干式除塵系統，干式除塵系統效果好，且體積小、噪音小，對環境及溫度沒有要求，適合各種環境的使用。
5）積_改進噴嘴堵塞的問題。內外噴霧裝置對于控制粉塵有很明顯的功效，但其噴嘴容易出現堵塞的問題，減弱了降塵效果，要積_研發功能_強的噴嘴，提高降塵效果，降低_換頻率，控制使用成本。
6）研發多功能復合型的除塵設備，如慣性沖擊靜電除塵器、靜電旋風除塵器等。還有結合現代_技術，如磁力、電磁聚、移動床顆粒層除塵器，研發出新型節能的除塵設備。
經過多年的探索和實踐，我國煤礦雖然有多種煤塵防治設備及手段應用在生產中，但基本上都是從點、線上防治，側重于末端治理，均未實現防治設備及技術的自動化，設備及技術水平還有差距。因此，要從礦塵的源頭抓起，控制礦塵源并減少礦塵源的產生以及實行生產的全過程控制，不斷改進設備及工藝，實現有效降塵、高產的目的。
