隨著煤礦采掘等各生產環節機械化程度的不斷提高，原煤產量也在不斷增加，粉塵的絕對產生量大大增加。目前我國煤礦在粉塵治理研究及應用上還有很大差距，按《煤礦安全規程》的規定，絕大多數作業點的粉塵濃度遠遠超過10mg/m3，有的超標幾十到幾百倍。隨著國家對煤礦井下安全及作業環境衛生的越來越重視，持續開展國有大中型煤礦的粉塵治理，是解決我國煤礦粉塵危害問題的根本措施。在此，根據現代化礦井的特點，結合國有大中型煤礦已有的粉塵治理技術，對現代化礦井粉塵綜合治理技術進行研究。
    1 神東礦區概況
    神東礦區是我國目前最大的煤炭生產基地和重要的優質動力煤出口基地，礦區井工礦以“主斜井一副斜井”開拓、無軌膠輪車輔助運輸、連續采煤機快速掘進，礦井“無盤區”布置，長距離大斷面快速掘進通風、地面箱變與井下移變聯合遠程供電等關鍵技術群為主體，輔以生活區集中規劃布置、地面非生產性設施簡化布置、地面洗選系統與井下生產系統集成布置等措施，構建了快速建井模式，如榆家梁煤礦10個月建成產量800萬t/a、高瓦斯礦井康家灘煤礦9個月建成產量500萬t/a[1]。
    神東礦區綜采工作面實現了世界一流高效、安全目標，綜采隊45人，綜采工作面走向長5000m、采高5.3m，年生產能力1000萬t。綜采工作面6000～7000t設備搬遷時間只需6～8d，各項指標均處于世界領先水平。掘進工作面、不規則塊段和煤柱回收、“三下”采煤，采用連續采煤機短壁機械化開采成套技術，實現了落煤、裝煤、運煤、支護等工藝機械化，年產突破200萬t、全員工效超過350t，回采率由30%提高到87%，達到國際先進水平。
    2 粉塵來源及特點
    1)綜采工作面、連采工作面產量大，產生的絕對粉塵量大。
    2)煤內在水分高達8%～9%，而煤質要求全水分必須小于12%～14%。因此靠增加外部水降塵受到極大限制，造成綜采面、連采面噴霧不能正常使用，運輸各個環節噴霧灑水受到制約。
    3)連采機本身帶有高效除塵器，由于各礦連采隊對粉塵治理重視程度不夠，不能按要求及時維修、清理，造成噴嘴堵塞，過濾網煤泥過多，嚴重影響除塵器的使用效果。
    4)主要塵源點總粉塵、呼吸性粉塵濃度超標，其中采掘工作面割煤、帶式運輸破碎及轉載時粉塵濃度最大，一般總粉塵濃度在50～200mg/m3，呼吸性粉塵濃度在10～100mg/m3，嚴重超標。
    3 粉塵綜合治理技術及使用效果
    3.1 綜采工作面粉塵治理
    綜采工作面推進長度2000～5000m、工作面長240m、工作面年產600～1000萬t，工作面平均風速1.33m/s。采煤機裝有抑塵系統，內噴霧在滾筒上有108個噴嘴，外噴霧在搖臂端有8個J型噴霧塊，進口處水壓力1.4～3.5MPa，流量380L/min。在內外噴霧使用正常時，工作面割煤時總粉塵濃度9～68mg/m3，呼吸性粉塵濃度2.8～19.5mg/m3。但由于采煤機低壓噴霧耗水量大，造成綜采面煤炭水分嚴重超標，迫使各礦綜采面外噴霧普遍停用，而使用內噴霧，造成綜采面粉塵急劇增多，總粉塵濃度為28～176mg/m3，呼吸性粉塵濃度為9～66mg/m3。
    綜采面實施機載高壓噴霧泵降塵技術[2]。采煤機雙聯液壓泵(電動機2×30kW)，1臺泵控制1個搖臂，另1臺泵控制另1個搖臂和破碎機。2個搖臂不同時工作，且破碎機工作時間極短。根據采煤機液壓系統工作特點，將采煤機的液壓系統改為由1臺泵分別控制2個搖臂，另1臺泵作為破碎機和高壓噴霧的動力，同時在采煤機上安裝1臺小型進口液壓噴霧泵，利用采煤機冷卻用水(流量8～15L/min)產生高壓(8～12MPa)噴霧，以降低支架和回風側的粉塵濃度。內噴霧由108個噴嘴組成，水壓低、耗水量大、噴霧霧化效果不好，因此采取均勻堵塞部分內噴霧噴嘴，保留48個，以提高水壓，提高噴霧霧化質量，降低采煤機割煤時產生的粉塵和截齒溫度。在對采煤機內外噴霧技術改造后，綜采工作面總粉塵濃度3.2～17.6mg/m3，呼吸性粉塵濃度1.6～6.8mg/m3，降塵率達到800%～90%，效果較理想。
    3.2 連采工作面粉塵治理
    連續采煤機有完善的外噴霧系統和除塵器系統，如果外噴霧和除塵器消塵系統正常使用，工作面粉塵濃度一般都小于30mg/m3。但大部分連采工作面對粉塵治理工作不重視，除塵器不能正常使用，加之外噴霧低壓耗水量大，受煤質、底板軟化等因素的制約，部分連采工作面外噴霧也不能正常使用，致使連采工作面總粉塵濃度達到40～238mg/m3、呼吸性粉塵濃度12～89mg/m3。
    首先，提高連續采煤機供水系統的壓力，讓外噴霧實施高壓噴霧，噴嘴霧化效果好；保證供水質量，不發生堵塞噴嘴現象，經常檢查更換噴嘴；加大機載除塵器的檢修與維護，堅持每天檢修時檢查除塵器的噴嘴，清理除塵器中的煤泥，保證除塵效率。同時，采用氣幕控塵技術[3]提高機載除塵器的收塵效率，將氣幕風機(防爆離心正壓風機)水平安裝在連續采煤機除塵器機體平臺上，該風機風量為30～60m3/min，風壓大于1200Pa、功率為3～5.5kW，氣幕風機連接氣幕發生器，在連采機司機前方形成1道氣幕進行控塵，使現有機載除塵器的收塵率達到90%，割煤時司機位置總粉塵濃度能控制在20mg/m3以下。
    3.3 帶式運輸系統粉塵治理
    帶式運輸系統及其轉載點總粉塵濃度為40～250mg/m3，各運輸巷手動、自動噴霧受煤質水分的制約已陸續拆掉，灑水除塵也不能正常使用，運輸巷及轉載點隨著過煤量的陸續增加，粉塵濃度越來越大。
    轉載點采用強制性封閉，封閉后實施自動噴霧降塵[4]。封閉采用鋼管作支架，用阻燃風筒布作罩子，連接處用粘貼布或拉鎖連接，便于檢修設備或清理煤塵，每處轉載點前后各封10m，全封閉后，再加手動或自動噴霧降塵。措施實施后經測試，總粉塵濃度降低80%～90%。
    3.4 輔助運輸平硐及輔助運輸大巷粉塵治理
    輔助運輸平硐及輔助運輸大巷是主要進風巷，又承擔輔助運輸任務，神東礦區全部實現了無軌膠輪運輸，巷道底板為水泥路面，因此車輛通過時塵土飛揚，嚴重污染進風風流。經測試，總粉塵濃度6～26mg/m3，呼吸性粉塵濃度3～16mg/m3，小于10μm的粉塵占72.4%。這些微細粉塵部分隨風流進入工作面，不僅影響工作人員的身體健康，還具有較大的爆炸危險性。
    在輔助運輸平硐及輔助運輸大巷設置專門的防塵管路，疏通排污水溝，每隔300～500m設置全斷面封閉式定時自動噴霧降塵水幕[5]，按24h制式、定時刻任意設定16組打開和關閉噴霧的時間，當行人通過正在或即將噴霧的巷道時，能自動停止或延時噴霧，從而實現無人的情況下巷道內自動噴霧降塵的功能，且內部設有充電電池，不受停電影響，停電后內部時鐘正常行走，定時設置不會消失。同時配備了大巷灑水車、清掃車，定時、定點對大巷灑水除塵、清掃浮塵。因而使巷道四周一直保持濕潤狀態，基本消除了浮游煤塵的再次飛揚，巷道底板基本無大面積積水。
    3.5 回風巷粉塵治理
    回風大巷、工作面回風流等地點經測試，總粉塵濃度8～76mg/m3，呼吸性粉塵濃度3～28mg/m3。回風巷雖然人員活動不多，粉塵對人員的危害相對較小，但浮游煤塵和沉積煤塵具有較大的爆炸危險性。
    在回風大巷和工作面回風巷設置專門的防塵管路，疏通排污水溝。在回風大巷和工作面回風巷各設置1～2道粉塵濃度超限自動噴霧降塵水幕[6]，通過設置粉塵濃度報警值和上下限控制值，控制防塵水幕等防塵設施，當高于上限則啟動噴霧，低于下限則停止噴霧，實現防塵設施的自動運行。同時采用大巷灑水車、清掃車，定時、定點對大巷灑水除塵、清掃浮塵。通過對粉塵濃度在線監測監控，不僅可以節約水資源，還可降低巷道內的粉塵沉積強度，降低作業環境的粉塵濃度，改善作業環境。
    4 結語
    1)轉載點采用強制性封閉，封閉后實施自動噴霧降塵；連采工作面在使用好連采機機載除塵器的基礎上，采用氣幕控塵技術將粉塵控制在掘進頭，提高除塵器的收塵效果。既降低了粉塵濃度，又少量地增加了煤炭水分，解決了粉塵治理與煤質要求的矛盾。
    2)進、回風巷安裝定時自動噴霧降塵水幕和超限自動噴霧降塵水幕，能夠使巷道四周一直保持濕潤狀態，減少浮游煤塵的二次飛揚，減小作業人員的勞動強度和耗水量。
    3)綜采工作面實施機載高壓噴霧泵降塵技術，高壓噴霧產生的霧粒速度高、粒徑小且帶有大量的靜電荷，能以較小的耗水量獲得高的降塵效率。
    參考文獻：
    [1]尤文順．神東現代化礦井安全工作現狀及對策[J]．煤礦安全，2005(1)：51-53．
    [2]趙正均，郭勝均．KJB型采煤機機載增壓泵的研究[J]．礦業安全與環保，1999(6)：9-10．
    [3]郭勝均，吳百劍，張設計，等．氣幕控塵技術的應用[J]．煤礦安全，2005(1)：11-12．
    [4]張立國，劉軍星，史紅梅．神東煤炭公司皮帶系統粉塵專項治理技術[J]．礦業安全與環保，2004(增刊)：102-103．
    [5]歐陽廣斌，錢高峰．煤礦采掘工作面綜合除塵技術裝備的應用研究[J]．礦業安全與環保，2008(6)：51-56．
    [6]吳百劍，陳穎興，劉清宮，等．開元公司綜采工作面粉塵治理及連續監測技術[J]．礦業安全與環保，2008(4)：30-32．