1、大采高综采工作面概况

山西临汾某矿2103工作面所采煤层为2号煤层，煤层整体向北西倾斜，倾角-2°～6°，一般为2°。煤层局部节理发育，普氏硬度为1.6，属稳定煤层。煤厚为5.38～7.08 m，平均为6.03 m。工作面采用走向长壁后退综合机械化一次采全高的采煤方法，采用MG900/2300-WD型采煤机落煤，截深为0.8 m。工作面采高为6.0 m，滚筒直径为3.2 m。采煤机牵引速度为1.14～1.53 m/min。工作面共布置139台支架，最大支护高度为6.5 m，最小支护高度为2.9 m。工作面采用一进一回“U”型通风方式，平均风速为1.2 m/s。目前工作面所采用的防尘措施有：巷道净化水幕、捕尘网、转载点喷雾、采煤机内外喷雾、支架喷雾、巷道洒水、粉尘清扫、个体防护等。

2、大采高综采工作面截割煤尘测点布置

为研究大采高综采工作面截割煤尘分布特征，分别在采煤机前后滚筒附近布置煤尘监测点，测量顺风情况下和逆风情况下大采高综采工作面PM10,PM5,PM2.5的粉尘质量浓度，测点布置如图1所示。测量时采煤机运行至工作面中部，即前后两滚筒分别在65号和75号支架附近，测点布置沿风流风向依次布置，因此在顺风情况下，测点1位于采煤机后滚筒附近，测点2位于采煤机前滚筒附近；逆风时，测点1位于采煤机前滚筒附近，测点2位于采煤机后滚筒附近。测量仪器选用SidePak AM520i型个体暴露粉尘仪。该仪器可实时显示并记录PM10、PM5、PM2.5质量浓度。

图1采煤机截割煤尘监测点布置

3、截割可吸入煤尘分布特征分析

为保障粉尘监测数据的可靠性，将SidePak AM520i型个体暴露粉尘仪放置于测点位置，静置1 min，待数据稳定后开始监测。监测时间为1 min，每秒记录一次数据，共60组数据，将监测数据绘制成曲线，如图2—图4所示。

由图2可以看出，顺风时，测点1(后滚筒)实时监测的PM10粉尘质量浓度在411～813 mg/m3范围内波动，均值为561 mg/m3；测点2(前滚筒)的PM10粉尘质量浓度在83～1 113 mg/m3波动，均值为609 mg/m3；逆风时，测点1(前滚筒)实时监测的PM10粉尘质量浓度在331～1 079 mg/m3波动，均值为577 mg/m3；测点2(后滚筒)的PM10粉尘质量浓度在154～1 158 mg/m3波动，均值为614 mg/m3。由图3可以看出，顺风时，测点1(后滚筒)实时监测的PM5粉尘质量浓度在324～860 mg/m3波动，均值为489 mg/m3；测点2(前滚筒)的PM5粉尘质量浓度在183～825 mg/m3波动，均值为508 mg/m3；逆风时，测点1(前滚筒)实时监测的PM5粉尘质量浓度在204～833 mg/m3波动，均值为495 mg/m3；测点2(后滚筒)的PM5粉尘质量浓度在240～1 213 mg/m3波动，均值为522 mg/m3。由图4可以看出，顺风时，测点1(后滚筒)实时监测的PM2.5粉尘质量浓度在143～433 mg/m3波动，均值为231 mg/m3；测点2(前滚筒)的PM2.5粉尘质量浓度在185～417 mg/m3波动，均值为245 mg/m3；逆风时，测点1(前滚筒)实时监测的PM2.5粉尘质量浓度在37～595 mg/m3波动，均值为242 mg/m3；测点2(后滚筒)的PM2.5粉尘质量浓度在105～510 mg/m3波动，均值为256 mg/m3。

图2采煤机滚筒处PM10粉尘质量浓度监测曲线

图3采煤机滚筒处PM5粉尘质量浓度监测曲线

图4采煤机滚筒处PM2.5粉尘质量浓度监测曲线

通过对比图2、图3和图4，可以发现：①无论顺风还是逆风，受测点1处割煤、采煤机组空间内落煤的影响，位于下风侧的测点2处的PM10,PM5粉尘质量浓度波动范围更大，其PM10,PM5粉尘质量浓度也大于测点1处的；而对于PM2.5，下风侧测点2处的PM2.5粉尘质量浓度波动范围比测点1处更小，其原因与PM2.5扩散特征有关，微细颗粒的扩散更为均匀，其PM2.5粉尘质量浓度大于测点1处的。②对于测点1，顺风时其位置略高于滚筒，而逆风时其位置略低于滚筒，顺风时影响测点1处PM10,PM5,PM2.5粉尘质量浓度的落煤区域小于逆风时的，故顺风时测点1处的PM10,PM5,PM2.5粉尘质量浓度低于逆风时的。③对于测点2，顺风时其位置略低于滚筒，逆风时其位置略高于滚筒，顺风时影响测点2处PM10,PM5,PM2.5粉尘质量浓度的落煤区域大于逆风时的，然而受上风侧测点1处、以及采煤机组空间内落煤的影响，顺风时测点1位于后滚筒附近，其产尘点位置偏低，而PM10,PM5,PM2.5属于微尘，在静止空气中一般作等速沉降运动，PM10,PM5,PM2.5粉尘运移至测点2位置时，其粉尘质量浓度叠加效应不如逆风时明显(逆风时测点1位于前滚筒附近，产尘点位置偏高)。因此逆风时测点2处的PM10,PM5,PM2.5粉尘质量浓度大于顺风时的。