煤矿掘进防尘技术现状分析及未来展望

煤矿掘进防尘技术现状分析及未来展望

张文慧

陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司 陕西 神木 719300

摘要：我国煤矿企业井下掘进开采过程中，需要做好工作面粉尘控制工作，维持良好的工作面掘进开采环境。但部分企业在使用井下掘进防尘技术的时候，并没有充分发挥各项防尘技术的效果，导致防尘处理效率不高，影响了工作面掘进开采的正常进行。本文先阐述了煤矿掘进粉尘的危害，接着结合煤矿井下掘进开采的实际情况，阐述了几种常用的防尘技术，探索了这些防尘技术的具体应用方式和优缺点，最后还对我国煤矿掘进防尘技术的未来发展进行了展望。

关键词：煤矿企业；井下掘进；除尘技术；除尘效率

随着我国煤矿行业的快速发展，井下掘进机械化与自动化技术也实现了创新应用，使得煤矿井下开采效率显著提升。但是很多煤矿企业目前都面临掘进工作面粉尘浓度超标等问题，容易引发煤尘爆炸等自然灾害，威胁井下开采人员的生命安全。在这种情况下，煤矿企业也应该充分重视掘进工作面的除尘工作，灵活使用各类除尘技术提高除尘效率，避免发生不必要的安全事故。这里也结合煤矿行业领域中经常使用的掘进防尘技术进行深入分析，给煤矿企业灵活使用这些防尘技术提供一定的参考与借鉴。

一、煤矿掘进粉尘的危害

煤矿井下掘进工作面在进行爆破、支护、凿岩等多种工序的时候，都会产生大量的粉尘。颗粒较大的粉尘会直接沉降到工作面底部，而颗粒较小的粉尘则会漂浮在空气中，提高空气中的粉尘浓度。这些粉尘长期存在会带来严重的危害。一方面，漂浮在空气中的粉尘会被井下工作人员吸入到肺部，直接威胁工作人员的生命安全。特别是粉尘中含有的SiO₂，会对人们的身体健康带来极大的影响。另一方面，粉尘浓度较大的时候也有可能会引发粉尘爆炸，带来严重的井下安全事故。因此，煤矿企业一定要重视掘进工作面的粉尘问题，并进行积极处理。

二、煤矿掘进防尘技术的应用现状

（一）通风除尘技术

这项技术主要是指使用可循环统称除尘技术，在掘进工作面上安装负压风筒等多种除尘设备，将井下掘进过程中产生的粉尘吸收到对应空间中，接着再使用除尘风机等设备进一步处理粉尘，有效控制掘进工作面的粉尘浓度。这项技术的实施效果跟掘进工作面煤岩性质、掘进方法、风机位置等很多因素都关系。但总体来看，这项技术的除尘效率并不算太高，通常情况下为60%左右。不仅如此，通风除尘技术在运用过程中主要是将粉尘稀释与转移，本质上并没有起到除尘的目的。经过这项技术进行处理以后，空气中依然会含有较多粉尘，容易带来二次污染。但这项技术的操作比较简单，成本也不高，适用于那些粉尘要求不高的场景。

（二）除尘器除尘技术

除尘器除尘技术的效率非常高，可以达到70%到95%之间，甚至在处理呼吸性粉尘的时候，效率能够超过98%。结合当前我国煤矿掘进防尘工作的实际情况来看，已经开始使用布袋除尘器、静电除尘器等多个设备。基于这些设备的除尘技术在效率方面非常出色，但是设备结构比较复杂，同时在工作的时候也需要大量的空间。而井下掘进工作面往往比较复杂，受到巷道断面、煤层瓦斯涌出等多种因素的影响，导致这类技术的应用局限性非常强。因此在具体使用这项技术的时候，需要煤矿技术人员结合井下掘进工作面的实际情况展开深入分析，设计技术应用的细节内容。

（三）煤层注水技术

在井下掘进开采使用过程中，粉尘的产出量跟煤层性质、煤层条件、煤层含水量等要素有关。在这种情况下，使用煤层注水技术就可以较好降低井下掘进开采过程中产生的粉尘，从源头上控制粉尘。这也要求煤矿井下掘进开采团队能够在回采之前，先使用钻孔技术向煤层注入压力水，通过水分湿润煤层，使得煤层应力分布更加均匀，使得原本煤层的脆性破碎变化转变为塑性形变，有效降低粉尘的产出量。在具体应用这项技术的时候，主要分为短钻孔注水和顺槽长钻孔注水。这项技术应用的难度主要取决于煤层孔隙水平、煤层深埋情况、地压集中度、煤层湿润性等，需要技术人员在使用这项技术之前进行综合分析，选择最合适的注水方式和湿润剂，并做好钻孔工艺和钻孔位置的规划，充分保证降尘效果。通过工作实践来看，这项技术的除尘效率最高为50%。但由于这项技术是预防性除尘技术，因此也可以跟其他技术联动使用，达到更好的除尘效果。

（四）喷雾除尘技术

在我国煤矿企业的井下掘进除尘工作中，喷雾除尘技术也得到了普遍的应用。这项技术主要是使用喷雾除尘设备将水或者水溶液均匀分散，以雾滴的方式喷出来。掘进工作面空气中的粉尘会与这些雾滴发生惯性碰撞，最终实现粉尘尘粒的凝聚、捕捉、沉降等各个过程，最终达到较好的除尘效果。结合井下掘进除尘实践工作来看，经常使用的方式有高压喷雾、常压喷雾等。通过改变喷雾压力，可以实现喷雾范围的拓展，同时也能够更好克服水的表面张力，强化除尘效果。但在设计喷雾压力的时候也不能随意选择，而应该结合井下掘进工作面的实际情况进行优化设计。通常来说，我国大部分煤矿企业都使用了高压喷雾，使用常压喷雾的情况占比比较少。这项技术总体比较简单，成本比较小，整体除尘效率可以达到75%以上。但在使用这项技术的时候，对于水资源的消耗比较大，同时也容易出现喷嘴堵塞、掘进工作面污水汇聚等问题，需要进行专项处理。

三、煤矿掘进防尘技术的未来展望

目前我国煤矿掘进开采过程中，防尘工作已经引起了充分重视，同时煤矿企业也引入了多种新型防尘技术。结合煤矿掘进开采领域的发展趋势来看，未来将会朝着自动化、智慧化、智能化等方向进行创新拓展。因此对于煤矿掘进防尘技术来说，未来也会融入智慧信息化技术。这里也结合未来发展方向，展望煤矿掘进的防尘技术。

第一，综合性智能防尘技术。这套技术主要是利用了智能控制的相关模块，实现了不同防尘技术的综合应用。在这个过程中，煤矿企业应该积极布设智慧传感器，同时还要引入PLC智能化控制模块，能够针对除尘风机、喷雾除尘设备等多个工具进行智能控制。在通过智慧传感器检测到掘进工作面粉尘情况以后，通过采集数据的分析结果决定是否要自动除尘。在除尘过程中，智慧传感器会实时采集粉尘信息，在检测到粉尘量远远低于标准以后，就会停止除尘。在这个过程中，智能化控制模块还会搭载专家系统、人工智能、大数据分析等先进技术，实现对粉尘信息的综合分析，并给相关管理人员提供一定的建议。

第二，智慧化精细防尘技术。这套技术主要是结合当前的智能化技术，实现掘进工作面防尘体系的全面创新转型。在当前我国煤矿井下掘进工作发展过程中，已经开始出现无人操作场景。特别是井下智能机器人的使用，直接改变了煤矿井下掘进的格局。而立足于防尘技术层次来看，煤矿行业领域未来也会实现智能防尘机器人的开发与应用。即当前煤矿井下防尘技术主要是对一整个区域的防尘处理，虽然增设了智能控制模块，但本质上还属于一种粗放化技术层次。而利用智能防尘机器人，就可以做好掘进防尘的精细化处理与转变，切实提高井下掘进防尘的综合成效。

结束语

综合来看，粉尘对于煤矿井下掘进开采工作具有较为显著的威胁，应该在后续时间里引起充分重视。对于各个煤矿企业来说，也应该关注掘进工作面的粉尘情况，并积极进行技术设备更新，提高工作面的除尘效率。与此同时，煤矿企业还要积极关注采煤领域中出现的新型除尘技术与设备，同时还要加强相关技术人员的培训教育活动，使得企业的掘进除尘技术体系可以得到较好的更新与拓展，能够在井下掘进环境中充分降低粉尘浓度，保证工作面掘进开采的安全。

参考文献

[1]秦伟. 煤矿掘进工作面综合防尘技术研究与应用[J]. 能源与节能,2021,(01):168-170.

[2]张彪. 煤矿掘进工作面综合防尘技术的实践与应用研究[J]. 科技风,2019,(30):21.

[3]任建功. 浅析掘进工作面综合防尘技术的实践[J]. 当代化工研究,2019,(05):130-131.