煤矿掘进工作面掘进设备防尘优化措施研究

1 掘进设备的作业流程

截割工序对粉尘场分布具有决定性影响，其典型作业流程包括以下核心阶段：（1）顶板切入阶段。滚筒沿巷道顶板进行初始进刀，此时截齿与坚硬岩层剧烈作用，产生初始粉尘云团。（2）垂直截割阶段。滚筒以顺时针旋转方式实施自上而下的截割作业，该阶段煤岩体破碎量达到峰值，截割轨迹形成的粉尘带宽度可达 2^-3m 。（3）水平推移阶段。滚筒完成垂直截割后，沿底板进行水平后退运动，已沉降粉尘受机械扰动，产生二次扬尘。（4）装运准备阶段。刮板输送机进行物料转运时，滚筒需要再次提高至截割高度，该升降过程引发巷道空间气流扰动，促使粉尘与空气充分混合。

2 煤矿掘进工作面掘进设备防尘优化措施

2.1 优化掘进设备设计

（1）改进截割头结构。研发新型截割头结构，采用合理的截齿排列方式和截割角度，降低截割过程中的粉尘产生量。例如，采用交错排列的截齿，能够使煤岩在截割过程中更加均匀地破碎，减少块煤的过度挤压粉碎，从而降低粉尘产生；优化截割头的形状，使其在截割时能够更好地引导煤岩的破碎方向，减少粉尘飞扬。（2）增加防尘附属装置。在掘进设备上安装防尘罩、挡尘板等附属装置，对粉尘进行初步拦截和控制。防尘罩可以将掘进机前部截割区域包围起来，减少粉尘向后方人工施工区域环境的扩散；挡尘板则可以安装在设备的转载点、卸载点等容易产生扬尘的部位，并加以喷雾降尘，阻挡粉尘飞扬。（3）提高设备密封性。加强掘进设备的密封性，减少粉尘从设备缝隙中泄漏。对设备的连接处、传动部位等容易出现泄漏的地方，采用密封胶、密封条等进行密封处理。例如，对掘进机的截割头与机身的连接处进行密封改造，防止粉尘在截割过程中从该部位泄漏到设备外部，改善作业环境。

2.2 掘进机机载除尘系统

掘进机机载除尘系统是一种集成了高效除尘设备的关键技术，旨在减少掘进过程中产生的粉尘，改善作业环境，确保作业人员健康，提高作业安全性。该系统通过安装在掘进机上的除尘设备，有效地收集和过滤掘进作业中产生的粉尘颗粒，直至粉尘浓度降至可接受标准以下，再将其排放到环境中。这项技术的应用带来了许多好处。掘进机机载除尘系统能够明显改善掘进作业环境，减少粉尘对作业人员的刺激和危害，降低作业人员的职业健康风险，提高工作舒适度和生产效率；通过降低作业现场的粉尘污染，该系统还有助于保护周围环境的清洁和生态平衡，降低对周围环境的不良影响，符合环保要求；此外，掘进机机载除尘系统还提高了作业安全性。掘进作业中的粉尘不仅影响作业人员的健康，还可能引发火灾、爆炸、机电等安全事故，对工作现场和人员造成严重威胁。通过降低粉尘浓度，该系统有效降低了这些安全隐患的发生概率，保障了作业人员和设备的安全。

2.3 完善通风除尘方式

（1）合理选择通风方式。根据掘进工作面的实际情况，如巷道长度、断面尺寸、瓦斯涌出量等，合理选择通风方式。对于瓦斯涌出量较大的煤巷或半煤岩巷掘进工作面，优先采用压入式通风，以确保新鲜空气能够迅速稀释瓦斯浓度；对于以粉尘防治为主的岩巷掘进工作面，可采用抽出式或混合式通风，减少粉尘在巷道内的扩散。同时，要合理确定通风参数，如通风量、风速等，既能保证通风效果，又能最大程度的降低扬尘。（2）优化通风系统布局。优化通风巷道的设计和布局，确保通风系统的顺畅。增大通风巷道的断面尺寸，减少通风阻力；合理设置通风设施，如风门、风窗等，控制风流的流向和风量分配。例如，在掘进工作面的回风巷设置合理数量的调节行人风门，根据作业面的实际需求调整回风量，使通风系统能够更好地满足降尘要求。（3）加强通风设备维护管理。定期对通风设备和除尘设施进行维护和保养，确保其正常运行。经常性的检查局部通风机和除尘风机的运行状态，及时清理风机内部的积尘，冲洗过滤网，更换磨损的部件；对风筒进行定期检查和修补，防止风筒破损导致漏风。同时，建立通风设备运行监测系统，实时监测通风设备的运行参数，如风量、风压等，发现问题及时处理。

2.4 加强个体防护

（1）选用优质防护用品。为作业人员配备符合国家标准的优质防尘口罩、防尘安全帽等个体防护用品。防尘口罩应具有良好的过滤性能，能够有效过滤空气中的粉尘颗粒，同时佩戴舒适，不影响作业人员的正常呼吸和工作。防尘安全帽除了具备防护头部的功能外，还应具有良好的防尘密封性能，减少粉尘从头部进入呼吸道的可能性。（2）加强个体防护培训。加强对作业人员的个体防护培训，提高其自我防护意识和正确佩戴防护用品的能力。培训内容应包括粉尘的危害、防护用品的使用方法、维护注意事项等。通过培训，使作业人员充分认识到个体防护的重要性，能够自觉正确佩戴防护用品，降低粉尘对身体的危害。（3）建立个体防护监督机制。建立作业人员个体防护监督机制，加强对作业人员佩戴个体防护用品情况的日常监督检查。每班安排专人定期对作业现场进行巡查，对未正确佩戴防护用品的作业人员进行及时纠正和教育，并按照相关规定进行处罚。通过监督机制的建立，确保个体防护措施能够得到有效落实。

2.5 引入智能化防尘管理

（1）建立粉尘监测系统。建立全面的粉尘监测系统，在掘进工作面及巷道内设置多个粉尘监测点，实时监测粉尘浓度的变化情况。粉尘监测系统应具备数据采集、传输、分析和报警功能，能够将监测到的粉尘浓度数据及时传输到地面监控中心，当粉尘浓度超过设定的预警值时，自动发出报警信号，提醒相关人员采取措施进行降尘处理。（2）实现防尘设备联动控制。将喷雾降尘系统、通风除尘系统等防尘设备与粉尘监测系统进行联动，实现智能化控制。当粉尘监测系统检测到粉尘浓度升高时，自动启动相应的防尘设备，并根据粉尘浓度的变化情况自动调整设备的运行参数。例如，当粉尘浓度超过预警值时，自动加大喷雾系统的水压和流量，同时提高通风机的转速，增加通风量，以快速降低粉尘浓度。（3）利用大数据分析优化防尘措施。利用大数据技术对粉尘监测数据、防尘设备运行数据等进行分析，找出粉尘产生的规律和防尘措施存在的问题，为优化防尘措施提供依据。通过数据分析，可以了解不同地质条件、不同掘进工艺下粉尘产生的特点、运移规律，从而针对性地调整防尘设备的布局和运行参数，提高防尘效果。

结语

煤矿掘进工作面掘进设备防尘工作是保障煤矿安全生产、保护作业人员健康的关键环节。通过对当前煤矿掘进工作面粉尘产生原因、危害以及现有防尘技术应用现状及问题的分析，提出了一系列防尘优化措施。通过综合应用这些防尘优化措施，能够有效降低煤矿掘进工作面粉尘浓度，改善作业环境，为煤矿安全生产提供有力保障，促进煤炭行业的可持续发展。在未来的研究中，还应进一步加强对防尘新技术、新设备的研发和应用，不断完善防尘体系，以应对日益复杂的煤矿开采环境和粉尘防治需求。

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