矿尘防治

第三章 矿尘防治

矿尘是悬浮在矿井空气中的固体矿物微粒，对矿井的安全生产有着严重的影响。世界各国在煤矿开采历史上所受到的煤尘危害是惨痛的。1906 年，法国古利耶尔无瓦斯煤矿发生特大煤尘爆炸，死亡1099 人；1942 年，本溪煤矿发生特大瓦斯煤尘爆炸，死亡1594 人；1960 年，大同老白洞煤矿发生特大煤尘爆炸死亡684 人。除此之外，矿尘对人体健康的危害也极大，煤矿工人患尘肺病人数及死于尘肺病人数，在煤矿工业中长期以来一直居于首位。

本章在介绍矿尘基本概念和理论的基础上，重点介绍矿尘治理的基本技术、防治煤尘爆炸的技术和煤尘爆炸事故的处理方法。

第一节 基本概念和理论概述

矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生的各种煤、岩微粒的总称。在某些综采工作面割煤时，工作面煤尘浓度高达4000～8000 mg/m3，有的甚至更高。

在矿山生产过程中，如钻眼作业、炸药爆破、掘进机及采煤机作业、顶板管理、矿物的装载及运输等各个环节都会产生大量的矿尘。而不同矿井由于煤、岩地质条件和物理性质的不同，以及采掘方法、作业方式、通风状况和机械化程度的不同，矿尘的生成量有很大的差异；即使在同一矿井里，产尘的多少也因地因时发生着变化。一般来说，在现有防尘技术措施的条件下，各生产环节产生的浮游矿尘比例大致为：采煤工作面产尘量占45～80% ；掘进工作面产尘量占20～38% ；锚喷作业点产尘量占10～15 % ；运输通风巷道产尘量占5～10% ；其它作业点占2～5％。各作业点随机械化程度的提高，矿尘的生成量也将增大，因此防尘工作也就更加重要。

一、矿尘分类

矿尘除按其成分可分为岩尘、煤尘等多种无机矿尘外，尚有多种不同的分类方法，下面介绍几种常用的分类方法。

1．按矿尘的存在状态划分

(1)浮游矿尘。悬浮于矿内空气中的矿尘，简称浮尘。 (2)沉积矿尘。从矿内空气中沉降下来的矿尘，简称落尘。

浮尘和落尘在不同环境下可以相互转化，浮尘因受自重的作用可以逐渐沉降下来变成落尘，而落尘当落尘受到机械振动、爆风冲击以及巷道中风速的变化等外界条件干扰时，它可再次飞扬，又成为浮尘。其风速的变化与矿尘粒度的关系如表2-1-1 。浮尘在空气中飞扬的时间不仅与尘粒的大小、重量、形式等有关，还与空气的湿度、风速等大气参数有关。矿山除尘研究的直接对象是悬浮于空气中的矿尘，因此，一般所说的矿尘就是指这种状态下的矿尘。

表2-1-1 落尘变成浮尘风流的变化与矿尘粒度的关系 煤尘粒度／μm 吹扬风速／m·s-1 75～105 6.3 35～75 5.29 10～35 3.48 2．按矿尘的粒径组成范围划分

(1)全尘（总矿尘）。各种粒径的矿尘之和。对于煤尘，常指粒径为1 mm 以下的尘粒。

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(2)呼吸性矿尘。主要指粒径在5μm 以下的微细尘粒，它能通过人体上呼吸道进入肺区，是导致尘肺病的病因，对人体危害甚大。

二、矿尘含量的计量指标 1．矿尘浓度

单位体积矿内空气中所含浮尘的数量称为矿尘浓度，其表示方法有两种： (1)质量法。每立方米空气中所含浮尘的毫克数，单位为mg/m3。 (2)计数法。每立方厘米空气中所含浮尘的颗粒数，单位为粒／cm3。

我国规定采用质量法来计量矿尘浓度。《煤矿安全规程》对井下有人工作的地点和人行道的空气中矿尘（总矿尘、呼吸性矿尘）浓度标准做了明确规定，见表3-1-2，同时还规定作业地点的矿尘浓度、井下每月测定2 次，井上每月测定1 次。

表3-1-2 中国煤矿矿尘浓度标准

最高容许浓度/ mg.m-3 序号 1 2 3 4 5 6 矿尘中游离SiO2含量/% <5 5～<10 10～<25 25～<50 ≥50 <10的水泥矿尘 总矿尘 20.0 10.0 6.0 4.0 2.0 6 呼吸性矿尘 6.0 3.5 2.5 1.5 1.0 2．产尘强度

指生产过程中产生的矿尘量。常用相对产尘强度即每采掘1t 或1 m3 矿岩所产生的矿尘量来表示，单位为mg/t或mg/m 。凿岩或井巷掘进工作面的相对产尘强度也可按每钻进1 m 钻孔或掘进lm 巷道计算。相对产尘强度使产尘量与生产强度联系起来，便于比较不同生产情况下的产尘量。

4．矿尘沉积量

指单位时间在巷道表面单位面积上所沉积的矿尘量，单位为g/m2·d 。这一指标用来表示巷道中沉积矿尘的强度，是确定岩粉撒布周期的重要依据。

5．矿尘的分散度

矿尘的分散度是指矿尘的整体组成中各种粒度的尘粒所占的百分比。分散度有两种表示方法。

1）重量百分比。用各种粒级尘粒的重量占总重量的百分数来表示，叫做重量分散度。 2）数量百分比。用各种粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分数来表示，叫做数量分散度。

我国对矿尘的分散度划分为四个计测范围：小于2μm ；2～5μm ；5～10μm ；大于10μm 。矿尘组成中，小于5μm的尘粒所占的百分比越大，对于人体的危害就越大。

根据矿井的实测资料，矿尘的分散度（数量百分比）大致是：大于10μm的占2.7～7％；5～10μm的占4～11.5％；2～5μm的占25.5～35％ ；小于2μm的占46.5～60％。

矿尘中微细颗粒多，所占比例大，称为高分散度矿尘，反之称为低分散度矿尘。矿尘分散度越高，危害性越大，而且越难捕获。一般情况下，矿井生产过程中产生的矿尘，小于5

μm的往往占

3

80％左右；湿式作业条件下，矿尘浓度可以降低，但分散度增加，个别场合小

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于5μm的矿尘可达90 ％以上。这部分矿尘不仅危害性很大，而且更难捕获和沉降。为此，应是通风防尘工作的重点。

三、矿尘的特性 （一）矿尘的悬浮性

分散度高的尘粒可以较长时间在空气中悬浮，不易降落，这是微细矿尘的一种物理特性，叫悬浮性。据实验，不同粒度的煤尘在静止的空气中从1m 高处自由降落到底板所需的时间如表3-1-3 。

表3-1-3 不同粒度的煤尘从lm 高处自由降落到底板所需时间

煤尘粒度／μm 降落时间 100 2.6 s 10 4.4 min 1 7 h 0.5 22 h 0.2 92 h （二）矿尘的成分

二氧化硅是地壳内最常见的氧化物，它以两种状态存在：一种是结合状态的二氧化硅，即硅酸盐矿物，其危害性不大；另一种是游离状态的二氧化硅，主要为石英，它是引起人体尘肺病的主要因素。煤系地层中的砂岩、砾岩和砂质页岩中都含有游离二氧化硅。

煤矿岩巷掘进，特别是在砂岩中掘进时，产生的矿尘中游离二氧化硅含量都比较高，一般为20～50％；煤尘中游离二氧化硅含量一般不超过5％；锚喷支护时，水泥矿尘中的二氧化硅主要为结合状态，危害性不大，但长期吸入水泥矿尘，能引起水泥尘肺、肺气肿等。

（三）矿尘的吸湿性

矿尘与空气中的水分结合的现象叫吸湿性或者叫湿润性。各种矿尘可根据它与水分结合的程度分为亲水性和疏水性两类。这种分类是相对的，对于粒度5μm以下的呼吸性矿尘，即使是亲水性的，也只有在尘粒与水滴具有相对速度的情况下才能被湿润。亲水性矿尘表面吸附能力强，易于与水结合，使矿尘直径增大、重量增加而易于降落。喷雾防尘就是利用这个原理。

（四）矿尘的荷电性

尘粒由于在粉碎过程和在空气流动中摩擦而带有电荷，悬浮在空气中的矿尘亦可直接吸附空气中的离子而产生电荷。非金属性尘粒及酸性氧化物矿尘如二氧化硅、铝钒土等带正电荷；金属性尘粒及碱性氧化物矿尘如石灰石尘粒等带负电荷。尘粒的荷电量与尘粒的比重、湿度、温度有关。温度升高，荷电量增加。湿度增加，荷电量降低。

矿尘的荷电性对矿尘在空气中的稳定程度有影响。同性电荷相斥，增加了尘粒浮游在空间的稳定性，异性电荷相吸，可使尘粒撞击而凝聚，加速沉降。超声波除尘就是利用了这一特性。表3-1-4是一次实测所得数据。

表3-1-4 井下矿尘的电荷

作业方式 干式凿岩 湿式凿岩 爆 破 带正电荷粒子（％） 49.8 46.7 34.5 带负电荷粒子（％） 44.0 43.0 50.6 不带电粒子（％） 6.2 10.3 14.9 （五）矿尘的光学特性

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矿尘的光学特性包括矿尘对光的反射、吸收和透光强度等性能。在测尘技术中，常常用到这一特性。

四、矿尘灾害的形式

矿尘具有很大的危害性，表现在以下几个方面：(1)污染工作场所，引起职业病。轻者会患呼吸道炎症、皮肤病，重者会患尘肺病；(2)某些矿尘（如煤尘、硫化尘）在一定条件下可以爆炸；(3)加速机械磨损，缩短精密仪器使用寿命；(4)降低工作场所能见度，增加工伤事故的发生。其中，以尘肺病和矿尘爆炸危害最大，直接危害工人身体健康和生命安全。

（一）尘肺病

尘肺病是工人在生产中长期吸入大量微细矿尘而引起的以纤维组织增生为主要特征的肺部疾病。一旦患病，目前还很难治愈。因其发病缓慢，病程较长，且有一定的潜伏期，不同于瓦斯、煤尘爆炸和冒顶等工伤事故那么触目惊心，因此往往不被人们所重视。而实际上由尘肺病引发的矿工致残和死亡人数，在国内外都远远高于各类工伤事故的总和。

1．尘肺病的分类

煤矿尘肺病按吸入矿尘的成分不同，可分为三类：

(1)硅肺病（矽肺病）。长期吸入游离SiO2含量较高的岩尘而引起的，患者多为长期从事岩巷掘进的矿工。

(2)煤硅肺病（煤矽肺）。由于同时吸入煤尘和含游离SiO2的岩尘所引起，患者多为岩巷掘进和采煤的混合工种矿工。

(3)煤肺病。大量吸入煤尘所致，患者多为长期在煤层中从事采掘工作的矿工。 作业人员从接触矿尘开始到肺部出现纤维化病变所经历的时间称为发病工龄。上述三种尘肺病中最危险的是硅肺病。其发病工龄最短，一般在10 年左右，病情发展快，危害严重。煤肺病的发病工龄一般为20～30 年，煤硅肺病介于两者之间但接近后者。

2．影响尘肺病的发病因素

(1)矿尘的成分。能够引起肺部纤维病变的矿尘，多半含有游离SiO2 ，其含量越高，发病工龄越短，病变的发展程度越快。对于煤尘，引起煤肺病的主要是它的有机质（即挥发分）含量。据试验，煤化作用程度越低，危害越大，因为煤尘的危害和肺内的积尘量都与煤化作用程度有关。

(2)矿尘粒度及分散度。尘肺病变主要是发生在肺脏的最基本单元即肺泡内。矿尘粒度不同，对人体的危害性也不同。5μm 以上的矿尘对尘肺病的发生影响不大；5μm 以下的矿尘可以进入下呼吸道并沉积在肺泡中，最危险的粒度是2μm 左右的矿尘。由此可见，矿尘的粒度越小，分散度越高，对人体的危害就越大。

(3)矿尘浓度。尘肺病的发生和进入肺部的矿尘量有直接的关系，也就是说，尘肺的发病工龄和作业场所的矿尘浓度成正比。国外的统计资料表明，在高矿尘浓度的场所工作时，平均5～10 年就有可能导致硅肺病，如果矿尘中的游离SiO2含量达80～90% ，甚至1.5～2 年即可发病。空气中的矿尘浓度降低到《煤矿安全规程》规定的标准以下，工作几十年，肺部吸入的矿尘总量仍不足达到致病的程度。

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(4)个体方面的因素。矿尘引起尘肺病是通过人体而进行的，所以人的机体条件，如年龄、营养、健康状况、生活习性、卫生条件等，对尘肺的发生、发展有一定的影响。尘肺病在目前的技术水平下尽管很难完全治愈，但它是可以预防的。

（二）煤尘爆炸

某些矿尘（如煤尘、硫化尘）在一定条件下可以爆炸。煤尘能够在完全没有瓦斯存在的情况下爆炸，对于瓦斯矿井，煤尘则有可能参与瓦斯爆炸。

1．煤尘爆炸的机理

煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。一般认为其爆炸机理及过程如下：

(1)煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；

(2)当温度达到300～400℃ 时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量的可燃性气体，主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、氢和1％左右的其它碳氢化合物；

(3)形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成气体外壳，即活化中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的闪燃；

(4)闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行，当燃烧不断加剧使火焰速度达到每秒数百米后，煤尘的燃烧便在一定临界条件下跳跃式地转变为爆炸。

与瓦斯爆炸一样，煤尘爆炸也有一个感应期，即煤尘受热分解产生足够数量的可燃气体形成爆炸所需的时间。根据试验，煤尘爆炸的感应期主要决定于煤的挥发分含量，一般为40～280ms ，挥发分越高，感应期越短。

2. 煤尘爆炸的条件

煤尘爆炸必须同时满足以下三个条件：

（1）煤尘的爆炸性。煤尘爆炸是煤尘受热氧化后，放出可燃性气体遇高温发生剧烈反应形成的。但是有的煤尘受热氧化后，产生很少的可燃气体，不能使煤尘发生爆炸。所以煤尘又可分为有爆炸性煤尘和无爆炸性煤尘。

（2）煤尘浓度。只有当煤尘悬浮在空气中时，它的全部表面积才能与空气中的氧接触，并在氧化、热化的过程中放出大量的可燃气，为爆炸创造条件。然而，煤尘的热化和氧化过程中，必须使煤尘所吸收的热量超过散失的热量。如果煤尘的浓度比较低，尘粒与尘粒之间的距离比较大，燃烧所生成的热量很快被周围的介质所吸收，则爆炸无法形成；但是，如果煤尘的浓度过大，煤尘在氧化和热化过程中放出的热量为煤尘本身所散失掉，同样爆炸无法形成。因此，煤尘的浓度只有达到一定的范围，才可能发生爆炸。这个范围就叫煤尘爆炸界限。最低的爆炸浓度称之为爆炸下限；最高爆炸浓度称之为爆炸上限。就是说：煤尘爆炸是在其爆炸下限到爆炸上限之间发生的。我国对煤尘爆炸的实验结果如表3-1-5。

表3-1-5 我国对煤尘爆炸的实验结果

煤尘爆炸下限浓度 45g/m 3煤尘爆炸最强的浓度 300～400g/m 3煤尘爆炸上限浓度 1500～2000g/m 3 - 87 -

在煤矿生产环节中，井巷掘进产生的矿尘不仅量大，而且分散度高，据统计，煤矿尘肺患者中95％以上发生于岩巷掘进工作面，煤巷和半煤岩巷的煤尘瓦斯燃烧、爆炸事故发生率也占较大的比重。而掘进过程中的矿尘又主要来源于凿岩和钻眼作业。据实测：干式钻眼产尘量约占掘进总产尘量的80%～ 85% ；而湿式凿岩的除尘率可达90％左右，并能提高凿岩速度15％～25％。因此，湿式凿岩、钻眼能有效降低掘进工作面的产尘量。

2. 水封爆破和水炮泥

水封爆破和水炮泥都是由钻孔注水湿润煤体演变而来的，它是将注水和爆破联结起来，不仅起到消除炮烟和防尘作用，而且还提高了炸药的爆破效果。

（1）水封爆破。水封爆破就是在工作面打好炮眼后，先注入压力不超过4.903×106Pa(50kg/cm2)的高压水，使之沿煤层节理、裂隙渗透，直到煤壁见水为止。然后装入防水炸药，再将注水器插入炮眼进行水封，如图3-2-5 所示。水封压力不超过3.4323×10Pa(3.5kg/cm)。放炮时用安全链将注水器拴在支柱上以防崩出丢失。

水封爆破虽然取得了较好的防尘效果，但是，它需要一套高压设备，需用防水炸药和雷管，使用技术及条件要求得比较严格。因此，有些矿井采用水炮泥。

（2）水炮泥。水炮泥是用装水塑料袋填于炮眼内代替粘土使用。它是借助炸药爆炸时产生的压力将水压入煤层的裂隙中而进行降

尘的。同时，水炮泥还可以消灭和减少瓦斯爆炸的危险性以及提高炸药的爆破效果。

水炮泥的形式有两种：一种是刀把型的人工结扎封口水炮泥；另一种是双层自动封口水炮泥，其形式如图3-2-6a 、b 所示。

二、降低浮尘

一般采用喷雾洒水来降低浮尘。喷雾洒水是将压力水通过喷雾器（又称喷嘴），在旋转及冲击的作用下，使水流雾化成细微的水滴喷射于空气中，用水湿润、冲洗初生或沉积于煤堆、岩堆、巷道周壁、支架等处的矿尘。

它的捕尘作用有：① 在雾体作用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞接触后，尘粒被湿润，附着性增强，尘粒间会互相附着凝集成较大的颗粒，在重力作用下下沉；② 高速流动的雾体将其周围的含尘空气吸引到雾体内湿润下沉；③ 将已沉落的尘粒湿润粘结，使之不易飞扬。原苏联的研究表明，在掘进机上采用低压洒水，降尘率为43％～78％ ，而采用高压喷雾时达到75％～95％ ；炮掘工作面采用低压洒水，降尘率为51％，高压喷雾达72％，且对微细矿尘的抑制效果明显。

煤矿井下洒水，可采用人工洒水或喷雾器洒水。对于生产强度高、产尘量大的设备和地点，还可设自动洒水装置。

在煤尘的发源地进行喷雾洒水是降低井下空气中含尘量最简单、最方便而又比较有效的措施。它适用于采煤、掘进、运输、提升及风流净化等各种作业场所。

1. 对产尘源喷雾洒水

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图3-2-6 塑料水炮泥 ( a )—人工结扎封口；( b )—双层自动封口 6

2

图3-2-5 水封爆破 1—安全链；2—雷管脚线；3—注水器； 4—胶圈；5—水；6—炸药 （1） 掘进机喷雾洒水

掘进机喷雾分内喷雾和外喷雾两种。外喷雾多用于捕集空气中悬浮的矿尘，内喷雾则通过掘进机切割机构上的喷嘴向割落的煤岩处直接喷雾，在矿尘生成的瞬间将其抑制。较好的内外喷雾系统可使空气中含尘量减少85％ ～95％。

掘进机的外喷雾采用高压喷雾时，高压喷嘴安装在掘进机截割臂上。启动高压泵的远程控制按钮和喷雾开关均安装在掘进机司机操纵台上，启动高压泵的远程控制按钮和喷雾开关均安装在掘进机司机操纵台上。掘进机截割时，开动喷雾装置；掘进机停止工作时，关闭喷雾装置。喷雾水压控制在10～15 MPa 范围内，降尘效率可达75％～ 95％。

（2） 采煤机喷雾洒水

图3-2-7 采煤机内喷雾示意图

采煤机的喷雾系统分为内喷雾和外喷雾两种方式。采用内喷雾时，水由安装在截割滚筒上的喷嘴直接向截齿的切割点喷射，可保证在滚筒转动时只向切割煤体的截齿供水，如图3-2-7 所示，形成“湿式截割”。水流经采煤机滚筒的空心轴，由一个分水器使水流紧靠截齿喷出，对不工作的截齿可切断水源，从而减少耗水量；采用外喷雾时，水由安装在截割部的固定箱上、摇臂上或挡煤板上的喷嘴喷出，形成水雾覆盖尘源，从而使矿尘湿润沉降，如图3-2-8 所示。喷嘴是决定降尘效果好坏的主要部件，喷嘴的形式有锥形、伞形、扇形、

束形，一般来说内喷雾多采用扇形喷嘴，也可采用其它形式；外喷雾多采用扇形和伞形喷嘴，也可采用锥形喷嘴。

（3） 液压支架移架和放煤

图3-2-8 采煤机外喷雾示意图

口放煤喷雾洒水

液压支架移架和放煤口放

煤是综采放顶煤工作面仅次于采煤机割煤的两个主要产尘源。采取有效的治理技术加以防治势在必行。对液压支架移架和放煤口放煤的防尘，主要是采取自动喷雾降尘方法，即利用一个多功能自动控制阀并通过与支架液压系统（支架动作）的联动而实现支架移架和放煤喷雾的自动化。

液压支架移架喷雾的喷嘴，每架安设2个。放煤口放煤喷雾的喷嘴，每架安设4个：靠尾梁一侧安设2个；靠支架连杆一侧安设2个，如图3-2-9所示。

喷雾的供水，如果工作面的管网水压能达到1 MPa 以上时，可选择静压供水，否则需增设一台水泵，实施动压供水。

（4） 转载点喷雾

转载点降尘的有效方法是封闭加喷雾。通常在转载点（即采煤工作面输送机与顺槽输送机连接处）加设半密封罩，罩内安装喷嘴，以消除飞扬的浮尘，降低进入采煤工作面的风流含尘量。为了保证密封效果，密封罩进、出煤口安装半遮式软风帘，软风帘可用风筒布制作。

（5） 放炮喷雾

图3-2-9 液压支架自动喷雾

喷嘴布置示意图

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爆破过程中，产生大量的粉尘和有毒有害气体，采取放炮喷雾措施，不但能取得良好的降尘效果，而且还可消除炮烟、减轻炮烟的危害，缩短通风时间。喷雾装置有风水喷射器和压气喷雾器两种。风水喷射器是以压缩空气和压力水共同作用成雾的装置，具有喷出射程远、喷雾面积大、雾粒细的特点。鸭嘴型喷雾器使用较为普遍。

（6） 装岩洒水

巷道装岩洒水有人工洒水和喷雾器洒水两种方式：① 人工装岩时，一般采用人工洒水。每装完一层湿润矸石，再洒一次水。随装岩点的推移，随装随洒。② 装岩机装岩时，在距工作面4～5m 的顶帮两侧，悬挂两个喷雾器进行喷雾洒水。喷雾器对准铲斗装岩活动区域，射程大体与活动半径一致。随着装岩机向前推进，喷雾器也要随之向前安放（见图3-2-10）。

（7） 其它地点喷雾

除上述地点、工艺的喷雾洒水外，在煤仓、溜煤眼及运输过程等产尘环节均应实施喷雾洒水。

为了达到较好的除尘效果，应根据不同生产过程中产生的矿尘分散度选用合适的喷雾器。煤矿常用的喷雾器分为水力喷雾器和风水联动喷雾器两类。

2. 巷道水幕净化风流

水幕是净化入风流和降低污风流矿尘浓度的有效方法。水幕是在敷设于巷道顶部或两帮的水管上间隔地安上数个喷雾器喷雾形成的，如图3-2-11所示。喷雾器的布置应以水幕布满巷道断面尽可能靠近尘源为原则。净化水幕应安设在支护完好、壁面平整、无断裂破碎的巷道段内。一般安设位置为：

① 矿井总进风设在距井口20～100m 巷道内；② 采区进风设在风流分叉口支流内侧20～50 m 巷道内；③ 采煤工作面回风设在距工作面回风口10～20m回风巷内；④ 掘进回风设在距工作面30～50m 巷道内；⑤ 巷道中产尘源净化设在尘源下风侧5～10m 巷道内。

水幕的控制方式可根据巷道条件，选用光电式、触控式或各种机械传动的控制方式。选用的原则是既经济合理又安全可靠。

三、除尘措施

除尘措施有两种：一是通风排尘，二是除尘装置捕集除尘。

（一）通风排尘

1．一般巷道和工作地点的通风排尘

通风排尘技术是稀释和排出作业地点悬浮的矿尘，防止其过量积聚的有效措施。通风排尘的效果取决于风速和风量。

能使对人体危害最大的微小矿

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图3-2-12 长压短抽通风除尘系统 1-掘进机;2-短抽风筒;3-除尘器;4-长压局部通风机;5-长压风筒; lr和lc—分别为压入式和抽出式风筒口距工作面的距离； ld—压入式风筒口与除尘器重叠段的距离 图3-2-10 装岩机喷雾洒水

1 一喷雾器；2 一控制阀；

3 一水量调节阀

图3-2-11 巷道水幕示意图

1-水管； 2-喷雾器

尘（5 μm以下）保持悬浮状态，并随风流运动而排出的最低风速称为最低排尘风速。《煤矿安全规程》规定，掘进中的岩巷最低风速不得低于0.15m /s ，煤巷和半煤岩巷不得低于0.25m/s 。

提高排尘风速，粒径稍大的尘粒也能悬浮并被排出，同时也增强了稀释作用，在产尘量一定时，矿尘浓度将随之降低；当风速增加到一定值时，矿尘浓度将降到最低值，此时风速称为最优排尘风速；当风速再增高时，将扬起沉降的矿尘，使风流中含尘浓度增高。一般地，掘进工作面的最优风速为0.4～0.7 m/s ； 机采煤工作面的最优风速为1.5～2.5m／s ，风速大于1.5～2 m/s 时，就具有二次扬起矿尘的作用，风速越高，扬尘作用越强。矿尘二次扬起能够严重污染矿井空气。《煤矿安全规程》规定，采掘工作面的最高允许风速为4m /s 。

2. 掘进巷道通风排尘 1）掘进通风系统

选择合理的掘进除尘系统，是抽尘净化技术效果好坏的关键因素。掘进除尘系统有长压短抽通风除尘系统和长抽通风除尘系统两种：

（1）长压短抽掘进除尘系统

该系统以压入式通风为主，在工作面附近以短抽方式将工作面的含尘空气吸入除尘器就地净化处理（见图3-2-12）。这种系统的优点是：通风设备简单，风筒成本低，管理容易；新鲜风流呈射流状作用到工作面，作用距离长，容易排除工作面局部瓦斯积聚和滞留的矿尘；通风和除尘系统相互独立，在任何情况下不会影响通风系统正常工作，安全性能好等。缺点是除尘设备移动频繁。这种系统主要适用于机械化掘进工作面。

综掘工作面采用长压短抽混合式通风除尘系统时，通过导风筒直接向工作面压入的新鲜风流，常会把掘进机割煤时所产生的煤尘吹扬起来，向四处弥漫，不利于除尘器收（吸）尘，影响了除尘效果。为了防止工作面含尘气流向外扩散、停滞以及瓦斯在巷道顶板的积聚，常在压入式风筒的末端安装附壁风筒（亦称康达风筒）改善风流分布状况。一般常用沿巷道螺旋式出风的附壁风筒，其结构如图3-2-13所示。

（2）长抽掘进除尘系统

该系统以长距离抽风的方式将工作面的含尘空气抽出，经安

置在巷道回风流中的除尘局部通风机净化排至巷道。如果回风巷是不行人的巷道,便可改用抽出式局部通风机直接将含尘风流抽入回风巷，如图3-2-14 所示。

图3-2-13 附壁风筒螺旋状出风状态示意图 图3-2-15 前抽后压通风除尘系统 图3-2-14 长抽通风除尘系统 1 一掘进机；2 一长抽风筒； 3 一除尘局部通风机（或抽出式局部通风机） 1 一掘进机；2 一长抽风筒； 3 一除尘局部通风机或抽出式局部通风机； 4 一压人式局部通风机； 5 一短压风筒

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长抽通风除尘系统又可分为以下两种形式：

A．前抽后压掘进除尘系统，如图3-2-15所示，主要适用于机掘工作面。

B．前压后抽掘进除尘系统，如图3-2-16所示，主要适用于炮掘工作面，对锚喷支护巷道效果甚好。

长抽掘进除尘系统具有进入巷道的新鲜风流不受污染、劳动卫生条件好的优点。其缺点是：抽出式风筒大，成本高，阻力大，要求局部通风机风量大、

负压高；风筒中会产生矿尘沉积和集水现象，维护管理较复杂；风筒进风口的抽风作用范围小。

2）除尘对通风工艺的要求 (1)压、抽风筒口相互位置的关系

A. 长压短抽时，压入式风筒口距工作面的距离lr≤5SH ( SH为巷道断面积)，压入式风筒口到除尘器排放口的重叠长度ld≥2SH 。

B. 前抽后压时，压入式风筒口距工作面距离lr与长压短抽时相同，压入式风筒口与抽出式风筒口的重叠段长度一般为10 ～30m 。

C. 前压后抽时，压入式风筒口距工作面的距离lr≤5 m ，抽出式风筒口与压入式局部通风机的重叠段长度ld 视巷道内的尘源（如喷浆支护等）情况而定，一般为10 ～20m 。

D. 抽入口（吸尘口）距工作面的距离lc 。长压短抽、长抽、前抽后压时，抽入口（吸尘口）距工作面4m之内有显著的吸尘效果；前压后抽时，吸尘口距工作面的距离大于30m 。

(2)压、抽风量的匹配

A. 采用除尘系统。压入式风筒出口风量应比抽出式风筒入口风量大20 ％～30 % ，以保证工作面不出现循环风。

B. 采用长抽短压除尘系统。抽出风量应大于压入风量20 ％～50 % ，以保证重叠段区域内巷道的风速不低于《 煤矿安全规程》 的规定。

C. 抽出风量的确定。抽出风量是保证吸尘效果的主要参数，抽出风量大，对工作面的排尘效果好；反之，会影响工作面的排尘效果。

一般根据除尘和工作面通风的需要，并结合通风设备的现状，综合考虑压、抽风量。 (3)长压局部通风机和长抽除尘局部通风机的安装位置

A. 长压局部通风机应安装在掘进巷道口进风侧，距巷道口的距离大于10m 。 B. 长抽或长抽短压除尘局部通风机应安装在掘进巷道回风侧，距巷道口的距离大于10m 。

(4)抽出式局部通风机与除尘局部通风机串联的要求

在长抽或长抽短压系统中，当除尘局部通风机的能力不够时，应尽量采用同型号的局部通风机串联工作。采用间隔串联时，相邻两台串联局部通风机的间距应小于这两台局部通风机的风压作用长度，以避免循环风；采用集中串联时，局部通风机之间应采用长度为0.5 ～1.Om 带整流栅的风筒连接，也可用一段抽出式风筒连接，其长度应为风筒直径的10 倍左右。

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图3-2-16 前压后抽通风除尘系统 1—长抽风筒；2—长抽除尘局部通风机或抽出式局部通风机； 3—压入式局部通风机；4—短压风筒

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