煤矿用掘进机喷雾降尘控制系统研究

张 俊

（山西省朔州市右玉县铁峰煤业公司，山西 朔州 037200）

1 煤矿井下煤尘危害

煤矿井下综掘工作面存在大量粉尘，浮游于空气中，粉径小于1 mm且形状各异，不但会对矿工身体健康造成危害，而且聚集到一定浓度后容易发生爆炸，引发重大安全事故。煤矿井下粉尘的危害主要表现为[1-2]：

1）健康危害，从事岩巷掘进、煤巷掘进诱发煤肺病、煤矽肺病占尘肺病的比例约为60%，如某地方国有矿数据显示，该煤矿累计尘肺病患者207人，死亡率较高；

2）爆炸危害，煤巷粉尘形成后，表面积加大，氧化反应速度加快，可产生高温并释放可燃气体，当煤尘质量浓度达到爆炸下限浓度30~50 g/m3后可发生煤尘爆炸，爆炸力最强时的煤尘质量浓度为300~500 g/m3，最强引爆温度可达700~800℃。随着综掘工作面自动化、智能化水平的不断提高，掘进机的掘进速度更快、掘进距离更长，同时掘进巷道在单位时间内涌出的煤尘和瓦斯也急剧上升，为综掘工作面粉尘治理以及安全工作带来较大的困难。当掘进长度大于1 000 m，风流速度低于0.5 m/s时，掘进巷道粉尘的积聚效应会明显增加。为保护矿工身体健康、保障煤矿安全生产，国内外科研机构对综掘工作面防尘、降尘方案展开研究，主要的降尘途径有添加剂降尘、泡沫降尘、磁化水降尘、电离水降尘、超声波降尘、微生物降尘等，最大限度地改善综掘工作面工作环境，促进安全生产，保护矿工身体健康[3-4]。文章在分析综掘工作面粉尘产生原因及其运动规律的基础上，建立综掘工作面粉尘运动模型，根据该模型设计综掘工作面喷雾降尘系统。……