1 粉尘控制技术
??????? 粉尘控制技术为该粉尘监控系统粉尘浓度超出限制范围所实施的处理措施提供了依据，同时也是煤矿安全生产的基本要求。根据工作场所空气中煤尘游离二氧化硅含量的不同，煤矿粉尘浓度的职业接触限制值也不相同。对矽尘含量小于10%的煤尘，总尘的时间加权平均容许浓度为4mg/m3 ，短时间接触容许浓度为6mg/m3；呼吸性粉尘时间加权平均容许浓度为5mg/m3，短时间接触容许浓度为3.5 mg/m3，这是煤矿作业面粉尘浓度的最低要求。上述时间加权平均容许浓度（PC-TWA）是指以时间为权数规定的8h工作班的平均容许接触水平，长期反复接触该粉尘浓度几乎所有工人不发生有害健康效应。短时间接触容许浓度（PC-STEL）指一个工作日内，任何一次接触不得超过（以15min时间加权平均浓度表示）的容许接触水平，短时间接触容许浓度不是一个独立的接触限值，而是时间加权平均容许浓度限值的一种补充。
??????? 1.1 防尘措施
??????? 在矿井采、掘、运系统的各生产工序中都产生粉尘，这些粉尘随风流飞扬于作业空间和巷道中。对这些尘源必须采取有效的综合防尘措施，即针对每一道生产工序和环节的尘源采取一项和多项防治措施，以减少粉尘的产生量，降低作业环境的粉尘浓度和防止工人吸入粉尘。
??????? 防尘措施主要是减少采掘作业时的粉尘发生量，是矿井尘害防治工作中最为积极有效的技术措施。防尘措施主要包括：改进采掘机械结构及其运行参数减尘、湿式凿岩、水封爆破、添加水泡泥爆破、封闭尘源、捕尘罩以及预湿煤体减尘措施（如采空区或巷道灌水、煤层注水）等。防尘措施是以预防为主的治本性措施，应在作业之前考虑优先采用。按照矿井的防尘技术，可将防尘措施分为以下几类：
??????? 1. 湿式作业方式包括湿式打眼、湿式凿岩、水泡泥爆破、预湿煤体等。
??????? 1）湿式打眼就是在打眼工作中，将压力水通过凿岩机或煤电钻送入钻孔并充满孔底，以湿润、冲洗炮眼中的粉尘，使其变成尘浆流出炮眼。
??????? 2）湿式凿岩是利用风钻进行湿式凿岩，是国内外岩巷掘进行之有效的基本防尘方法。湿式凿岩有中心供水和旁侧供水两种供水方式。近年来，很多很多矿井对煤电钻进行了改革，试制成功了湿式煤电钻，已广泛应用于煤巷、半煤岩巷以及一些采煤工作面。湿式煤电钻具有良好的水密封性能，能有效地控制回采工作面的煤尘。
??????? 3）水泡泥是利用盛水的塑料袋代替炮泥充填于炮眼内，爆破时水袋破裂，在高温高压爆破波的作用下，大部分水被汽化，然后重新凝结成极细的雾滴，并与同时产生的粉尘相接触，形成雾滴的凝结核或被雾滴所湿润而起到防尘作用。水泡泥中若添加湿润剂、黏尘剂等物质，可大大提高降尘效率。此外，德国等西方国家已开始应用化学材料代替水泡泥中的水，这些材料大多具有较好的膨胀性能，爆炸时的封堵效果和降尘效果更好。
??????? 4）预湿煤体防尘? 预湿煤体防尘主要是采用煤层注水的方法，即预先用水通过钻孔和裂隙注入尚未开采的煤体，增加煤的水分，使煤体得到预先湿润，降低煤体产生浮游粉尘的能力。多年的防尘实践已证明，采煤工作面实施煤层注水是取得最佳防尘效果的根本措施。影响水在煤层中渗透的因素主要是煤的裂隙和空隙的状态，以及与其有关的其他因素。煤层的透水性能与煤的裂隙发育程度、裂隙宽度及裂隙方向有密切关系。煤层的多孔程度用孔隙率来表示，即孔隙的总体积与煤的总体积的百分比。烟煤的透水性系数随孔隙率的增大而增大。对褐煤来说，虽然孔隙率高，但透水性系数却趋于零，因此，开采时常常不能注水。煤属于疏水性物质，与水不甚亲和。如果在水中添加湿润剂（表面活性剂），水的表面张力就会降低，从而提高对煤层的湿润能力及渗透系数。
??????? 煤层注水方式及其选择要按照注水钻孔的形式，煤层注水方式有长孔、短孔和深孔三种，各自的钻孔地点、钻孔长度及特点如表4所示；按照注水方式又可分为静压注水和动压注水；按作用于注水钻孔孔口的水压大小分为三类：低压注水（Ps＜5 MPa ~3.0MPa），中压注水（Ps＝3.0 MPa ~15.0MPa），高压注水（Ps＞10.0 MPa ~15.0MPa）。我国煤矿通常采用长钻孔、中压或低压注水方法，其优点是采煤和注水作业互不干扰，注水时间可按需要增加，一次湿润范围大而均匀。
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??????? 表4 煤层注水方式种类
??????? 注水方式?钻孔地点?钻孔长度?特?? 点 ?
??????? 长钻孔注水?工作面回风或运输巷道?＞30 m?在原始应力区的煤层中注水?
??????? 短孔注水?工作面?＜6 m?在降低应力区的煤层注水，裂隙发育，透水性强，注水压力低?
??????? 深孔注水?工作面?6 m ~20 m?在升高应力区的煤层中注水，裂隙不发育，透水性弱，注水压力高?
??????? 5）采空区注水? 采空区灌水预先湿润煤体防尘，是在采用下行陷落法分层开采厚煤层过程中，将水灌入上一分层的采空区内，水在自重及煤体孔隙的毛细管力作用下缓慢深入下一分层的煤体中，使煤体得到湿润，减少下层开采时浮游粉尘的产生量。
??????? 改进采掘机械结构和运行的减尘措施? 研究表明，截齿越宽，压固核越小，产尘量也越低。因此，从防尘角度出发，选择合理的截齿几何形状，可以减小采掘时的压固核。目前效果较好的是镐形刀刃的粗截齿。采掘作业时，一般截深越大，采落的矿岩块块度越大，固压核越小，产尘量也越小。截深主要取决于采掘机上的截齿数目，适当减少截齿数，可达到降尘的目的。此外，当采煤机的滚筒转速与牵引速度适当匹配时，也可降低粉尘的生成量。对于摩擦与碾压、冲击与振动产尘，可通过定期更换截齿，按照规程安装采掘机械等一般性措施加以缓解。
??????? 3. 干式凿岩捕尘? 一般在缺水矿井使用，可分为两种：一种是干式孔底捕尘，经过钎杆中心孔、风钻机头和连在机头上的输尘软管，将炮眼内的粉尘抽到干式孔底中去；另一种是孔口干式捕尘，通过炮眼口的捕尘塞和连在捕尘塞上的抽尘管，把炮眼内的粉尘抽到一个滤尘袋中去，过滤后的干净空气回到巷道内。
??????? 4. 个体防护? 煤矿矿井各生产环节尽管采取了多项防尘措施，但也难以使各作业地点粉尘浓度达到卫生标准。此种情况下，特别是在强产尘源和个别不宜安装防尘设备条件下作业的人员，必须佩戴个体防尘用具。在煤矿经常使用的个体防尘用具主要有：自吸过滤式防尘口罩；动力送风过滤式个体防尘用具；隔绝式压风呼吸器。
??????? 1.2 除尘降尘措施
????????? 除尘降尘措施是矿井综合控制粉尘的重要环节，现行的除尘降尘措施主要包括各产尘点的喷雾洒水，如采煤机上内外喷雾、放炮喷雾、支架喷雾、装岩洒水及巷道净化水幕等。这些除尘降尘措施为该粉尘监控系统粉尘浓度超出限制范围所实施的处理措施提供了依据。
??????? 1. 湿式除尘技术? 湿式除尘技术是井下矿山应用最普遍的一种方法。一般作业场所的相对湿度达到65%以上就可以大大降低粉尘的浓度。水能湿润粉尘，增加粉尘重力，并将细散的尘粒聚合为较大的尘粒，使浮沉加速沉降，落尘不易飞扬。湿式除尘方法设备简单，使用方便，应用与维护费用低，降尘效果明显。缺点是增加工作场所的湿度，恶化工作环境和可能影响煤炭的质量。
??????? 喷雾洒水是将压力水通过喷雾器（喷嘴）在旋转或冲击作用下，使水流雾化成细散的水滴在空气中。喷雾洒水的捕尘效果取决于雾体的分散度以及尘粒与水滴的相对速度。粗分散度雾体水滴大，水的数量少，尘粒与水滴相遇时，会因旋流而从水滴边缘绕过，不被捕获。过高分散度的雾体，水滴十分细小，容易汽化，捕尘效率也不高。一般水滴的直径在10μm~15μm时，捕尘效果最好。水滴与尘粒的相对速度越大，二者碰撞时的动能也越大，有利于冲破水的表面张力而将尘粒捕获。水质与粉尘的性质也影响喷雾降尘效果。若水的纯净度差，将使水的黏性增加，分散水滴粒度加大，降低捕尘效率。疏水性粉尘与水滴碰撞时，能产生反弹现象，即使碰撞也难以将其湿润捕获。尘粒表面吸附空气形成气膜或覆盖油层时，也难被水湿润。密度大的尘粒相对易于被水捕获。喷雾洒水除尘简单方便，被广泛用于采掘机械切割、爆破、装载、运输等生产过程中，缺点是对微细尘粒捕集效率低。雾体的分散度、作用范围和水滴运动速度，取决于喷雾器的构造、水压和安装位置。应根据不同生产过程中产生的粉尘分散度选用合适的喷雾器，得到较好的除尘效果。我国矿山井下常用的喷雾器，按其动力可分为水力和风水联动（引射式）两类。
??????? 物理化学降尘技术? 我国是从20世纪80年代开始试验并推广应用降尘剂等物理化学降尘技术的，目前已经井下进行实验与应用的物理防尘方法主要有：水中添加降尘剂降尘，泡沫除尘，磁化水降尘及黏尘剂降尘等。
