摘要：本文详细阐述了干雾系统“气 - 水联动”机制在煤矿井下的应用情况。通过分析传统煤矿井下降尘方式的不足，介绍了“气 - 水联动”干雾系统的工作原理、组成结构以及在煤矿井下不同作业场景的应用突破。该机制有效提高了煤矿井下的降尘效率，改善了作业环境，保障了安全生产，为煤矿行业的粉尘治理提供了新的思路和方法。 

一、引言 

煤矿井下作业过程中会产生大量粉尘，这些粉尘不仅会对矿工的身体健康造成严重威胁，引发尘肺病等职业病，还可能引发爆炸等安全事故，影响煤矿的安全生产。传统的降尘方式，如洒水喷雾等，在实际应用中存在诸多局限性，难以满足煤矿井下准确降尘的需求。干雾系统“气 - 水联动”机制的出现，为解决煤矿井下粉尘问题提供了新的途径。 

二、传统煤矿井下降尘方式的不足 

（一）洒水喷雾降尘 

传统的洒水喷雾降尘方式主要是通过喷头将水直接喷洒到空气中，试图将粉尘沉降。然而，这种方式存在雾滴粒径较大的问题，一般在几十微米甚至更大，与煤矿井下大量存在的细微粉尘颗粒（尤其是小于10微米的可吸入粉尘）接触和吸附的效率较低。而且，洒水喷雾的覆盖范围有限，难以覆盖煤矿井下复杂的作业空间，导致降尘效果不理想。 

（二）设备可靠性与适应性问题 

一些传统降尘设备在煤矿井下恶劣的环境条件下，如高湿度、强振动、有腐蚀性气体等，容易出现故障，设备的可靠性较差。同时，这些设备往往难以根据不同的作业场景和粉尘产生情况进行灵活调整，适应性不足，无法满足煤矿生产过程中多样化的降尘需求。 

三、干雾系统“气 - 水联动”机制的工作原理 

干雾系统“气 - 水联动”机制是基于气液两相流原理设计的。该系统通过特殊的装置，将压缩空气和水进行准确配比和混合。在系统启动时，压缩空气提供强大的动力，将水以很高的速度通过特制的喷头喷出。在喷头内部，高速流动的空气与水充分混合，使水被破碎成微小的雾滴，这些雾滴粒径通常在1 - 10微米之间，与煤矿井下的粉尘颗粒大小相近。 

当这些微米级的干雾雾滴与粉尘颗粒相遇时，由于布朗运动、惯性碰撞、拦截等作用，雾滴与粉尘颗粒迅速结合。而且，干雾雾滴表面具有较高的活性，能够增强与粉尘颗粒之间的吸附力，使粉尘颗粒被雾滴包裹并聚集成较大的颗粒，在重力作用下快速沉降，从而实现降尘。 

四、“气 - 水联动”干雾系统的组成结构 

（一）供气系统 

供气系统主要由空气压缩机、储气罐、空气过滤器等组成。空气压缩机负责将空气压缩至系统所需的压力，一般为0.5 - 1.0MPa 。储气罐用于储存压缩空气，以保证系统在运行过程中有稳定的气源供应，同时还能缓冲空气压力的波动。空气过滤器则对压缩空气进行净化处理，去除其中的杂质、水分和油污等，防止这些污染物进入系统影响喷头的正常工作和雾滴的形成质量。 

（二）供水系统 

供水系统包括水箱、水泵、水过滤器等部件。水箱储存用于喷雾的水源，水泵将水从水箱中抽出并加压，使其达到与压缩空气相匹配的压力，一般供水压力在0.3 - 0.8MPa 。水过滤器对水进行精细过滤，去除水中的泥沙、杂质等，确保进入喷头的水干净、无杂质，避免喷头堵塞，保证喷雾效果。 

（三）气水混合与喷雾装置 

这是“气 - 水联动”干雾系统的核心部分，主要由气水混合器和喷头组成。气水混合器能够准确控制压缩空气和水的流量和比例，使两者在混合器内充分混合，形成均匀的气液两相流。喷头则采用特殊的设计，能够将气液混合物以很好的方式喷出，形成粒径均匀、分布合理的干雾。喷头的材质通常选用耐磨、耐腐蚀的材料，以适应煤矿井下恶劣的工作环境，保证长期稳定的喷雾性能。 

（四）控制系统 

控制系统用于对整个干雾系统进行智能化控制。它可以根据煤矿井下不同作业区域的粉尘浓度传感器反馈的信息，自动调节供气系统和供水系统的参数，实现对干雾喷雾量、喷雾频率的准确控制。同时，控制系统还具备手动控制功能，方便操作人员在特殊情况下进行人工干预。此外，控制系统还能对设备的运行状态进行实时监测，如压力、流量、设备故障等信息，并及时发出报警信号，确保系统安全、稳定运行。 

五、“气 - 水联动”干雾系统在煤矿井下的应用突破 

（一）采煤工作面的应用 

在采煤工作面，割煤过程中会产生大量粉尘。传统降尘方式难以有效控制这些粉尘的扩散。“气 - 水联动”干雾系统在采煤工作面上的应用取得了显著突破。通过在采煤机上安装多个干雾喷头，利用采煤机的液压系统或独立的供气供水系统，实现了在割煤过程中实时喷雾降尘。 

这些喷头能够根据采煤机的运行速度和粉尘产生情况，自动调整喷雾参数。在采煤机割煤时，干雾系统迅速启动，微米级的干雾雾滴在采煤机周围形成密集的雾幕，有效捕捉和沉降了割煤过程中产生的粉尘。实际应用数据表明，采用“气 - 水联动”干雾系统后，采煤工作面的粉尘浓度可降低70% - 80%，大大改善了采煤工人的作业环境，减少了粉尘对工人健康的危害。 

（二）掘进工作面的应用 

掘进工作面在巷道掘进过程中，由于岩石破碎、煤炭装卸等作业，会产生大量高浓度粉尘。“气 - 水联动”干雾系统针对掘进工作面的特点进行了优化应用。在掘进机的截割头附近、转载点等关键扬尘部位安装了特制的干雾喷头。 

这些喷头通过与掘进机的电气控制系统联动，在掘进机工作时自动开启喷雾。同时，利用气 - 水联动机制产生的干雾能够快速扩散到整个掘进工作面，对不同粒径的粉尘都有良好的捕捉效果。在一些煤矿的掘进工作面应用中，该系统使粉尘浓度降低至原来的30% - 50%，有效解决了掘进作业中的粉尘难题，保障了掘进工作的安全和进行。 

（三）皮带运输转载点的应用 

煤矿井下皮带运输转载点在煤炭转载过程中，由于落差和皮带的运动，会产生大量扬尘。传统降尘措施在这些部位的效果往往不佳。“气 - 水联动”干雾系统在皮带运输转载点的应用，通过在转载点上方和周围合理布置喷头，利用气 - 水联动产生的干雾能够迅速覆盖整个转载区域。 

当煤炭转载时，干雾系统自动启动，雾滴与扬起的粉尘充分接触，将粉尘快速沉降。与传统降尘方式相比，该系统在皮带运输转载点的降尘效率提高了50%以上，有效减少了皮带运输过程中的粉尘飞扬，降低了粉尘在巷道内的扩散，改善了整个运输环节的作业环境。 

六、应用效果与优势总结 

（一）降尘效果显著 

“气 - 水联动”干雾系统通过产生微米级的干雾雾滴，大大提高了与煤矿井下粉尘颗粒的接触和吸附效率，能够有效降低不同作业场景下的粉尘浓度，降尘效果明显优于传统降尘方式。 

（二）适应性强 

该系统能够根据煤矿井下不同作业区域的特点和粉尘产生情况，灵活调整喷雾参数，具有良好的适应性。无论是采煤工作面、掘进工作面还是皮带运输转载点等不同场景，都能发挥出较好的降尘作用。 

（三）设备可靠性高 

系统采用了先进的设计和很好的材料，供气、供水系统以及喷头等关键部件在煤矿井下恶劣环境下具有较高的可靠性。同时，控制系统的智能化监测和报警功能，能够及时发现和处理设备故障，保障系统的稳定运行。 

（四）节能环保 

与传统的大量洒水降尘方式相比，“气 - 水联动”干雾系统耗水量大幅减少，一般可节约60% - 70%的用水量 。而且，由于其很好的降尘效果，减少了因粉尘问题导致的设备维护和通风系统能耗，具有良好的节能环保效益。 

七、结论 

干雾系统“气 - 水联动”机制在煤矿井下的应用取得了重要突破，有效解决了传统降尘方式存在的不足。通过在采煤工作面、掘进工作面和皮带运输转载点等不同作业场景的成功应用，显著降低了煤矿井下的粉尘浓度，改善了作业环境，提高了安全生产水平。