煤矿综掘面掘进产尘分析

综掘面掘进产生粉尘的方式共有5种：①掘进机截割作业时，截割头带动截齿旋转与煤壁碰撞产生粉尘，这种方式的产尘量占掘进面总产尘量的90%②煤块从高处掉落后在底板碰撞或和其他煤体、机械碰撞产尘；③截割头截割过程中，煤壁受掘进扰动发生大范围断裂，断裂过程中从裂缝处产尘或原生粉尘受扰动后迸出；④压入式供风方式从矿井供风系统中抽取的空气内带有粉尘；⑤压入式通风风量风速较高，引发地面、机械表面沉积粉尘二次扬尘。而这5种产尘方式主要集中在3个产尘地点：掘进机截割头割煤产尘、煤体掉落碰撞产尘、皮带机转载点抛煤产尘。因此，粉尘防治应该主要针对这3个地点进行。

掘进机截割头割煤产尘是首要的产尘点，截割时截齿随截割头高速旋转碰撞煤壁使其破碎，这个过程可以被分成5个步骤：①截齿和煤相互挤压，煤体受截齿的应力作用产生应力集中区域并发生轻微变形，煤是脆性材料，因此这一较小的变形属于弹性形变的阶段，煤体并没有发生显著损伤。但随着截齿继续向煤内部进入，施加的应力也越来越大，应力集中程度显著增加，当煤体和截齿接触部分的拉应力和压应力之一超过煤的抗拉强度或者抗压极限时，煤体开始发生破碎形成破碎区；②当截齿持续侵入，煤体破碎区内部孔裂隙较多无法将应力及时传递给内部煤体，因此存在着截齿持续挤压破碎区的过程，由于煤体没有发生大范围破裂，破碎区内部的碎块无法排出，最终在一直增加的应力作用下形成压实的粉化核（这也是主要的粉尘源头），这一粉化核就可以将截齿的作用力传递给内部煤体；③内部煤体受到应力作用后，当应力值大于煤体强度后开始发生细微断裂，这些细微断裂主要从粉化核的边界处开始产生，而后迅速相互融合扩展，形成宏观裂隙；④宏观裂隙在产生的过程中成放射状向外扩展，最终与空气相接处变成贯通裂隙，形成新的自由面；⑤新自由面形成后，碎煤块开始掉落，此时煤体对截齿处的应力约束状态被解除，积聚了大量能量的压实粉化核以及煤体自身开始释放能量，粉尘被抛向空气中形成气载粉尘污染环境。

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