掘进工作面粉尘控制技术主要有外喷雾技术、增强外喷雾技术、湿式除尘技术、干式除尘技术、综合防尘技术等，这些技术均未达到理想的粉尘控制效果，主要原因是掘进设在截割作业时，瞬时产尘量较大，相应粉尘控制技术不能及时阻止粉尘扩散和使得粉尘沉降，扩散的粉尘弥漫至整个掘进工作面，粉尘的分散性使得粉尘控制起来相当困难。
内喷雾技术是将喷雾用水经截割头或截割滚筒的内部流道，最终从截割头或截割滚筒上的喷嘴形成水雾喷出，水雾将截割产生的粉尘及时阻止粉尘扩散，并可与水雾结合形成重力沉降，从而达到除尘目的。此外，内喷雾还可起到消除火花、提高截齿寿命等作用。
中国煤炭科工集团太原研究院李发泉通过检索相关专利技术，并对专利进行研究分析，得到内喷雾关键技术点有以下5个方面。
1)内喷雾水密封结构设计。目前，内喷雾水路主要从截割减速器内部穿过，其内部一般通过旋转密封将水与齿轮油分离，而一方面由于结构所限，所采用的旋转密封直径较大，线速度高，接触表面积大，会引起密封件过度磨损而过早失效;另一方面截割滚筒工作时振动较大，会引起截割主轴附加偏心，增加旋转密封的附加循环应力，而旋转密封是采用正压设计理念，即密封橡胶和密封对象之间需要紧密配合，这样附加循环应力会导致密封橡胶运动，由此导致密封错位失效。旋转水封与旋转油封相比最大不同是密封介质的特性，水不能有效润滑密封，会加速密封磨损。
2)内喷雾系统流道设计。由于连续采煤机和掘锚机采用大截宽横轴式滚筒，导致截割减速器结构相对复杂，这会给内喷雾流道设计带来一定困难，尤其是掘锚机，其采用可伸缩型全宽截割滚筒，截割减速器内部设计有高压油道，驱动油缸进行伸缩动作。如果减速器内部再设计内喷雾水路，结构非常复杂，现有制造工艺难以保证其可靠性要求，而且安装及使用时密封圈、格莱圈容易损坏，一旦减速器内部进水，会造成减速器润滑失效。
3)具有扇形喷雾特性。内喷雾系统扇形喷雾特性是指：可有相应喷嘴对准工作齿喷雾，而非工作齿则不喷雾，这样的设计原因有2个：①省水，这个在巷道缺水情况下尤为重要(避免过量的水造成底板管理困难)。②内喷雾喷雾相位与粉尘流向有密切关系，采用全周向喷雾时，截割内喷雾对掘进工作面压风进行扰动，造成部分返回风二次进入掘进工作面，形成循环风，这种迎风会对瓦斯稀释极为不利。而采用半周向喷雾时，滚筒内喷雾会诱导风流向掘进工作面后侧移动，不会造成循环风。
4)喷雾参数与降火花的关系。内喷雾系统的作用之一是减少截齿与煤岩截割时产生的火花，而系统降火花的程度与内喷雾系统的压力和流量密切相关。据有关资料显示，内喷雾系统压力、流量的同时增加时，截齿产生火花的概率相应降低，内喷雾系统压力、流量不能无限增加，因为过高的压力不仅加重风流扰动，还会造成系统成本增加，并加重系统输送管路、配水装置、密封装置等结构的失效风险，同时由于内喷雾喷嘴距煤岩较近，其产生水雾的主要作用是对截割粉尘进行压制，而不是捕捉，因此不必追求过高的雾化效果而增大系统压力，采用较小的系统工作压力便能满足要求。过大的流量会引起底板软化，影响辅助和排水作业。
5)基于减小喷嘴堵塞的喷嘴排布。喷嘴的堵塞是内喷雾系统失效的主要原因之一，一般内喷雾喷嘴布置于筒体上，位于截齿下方，截割下来的煤岩及筒体的循环煤很容易使喷嘴堵塞。传统的解决方法是增大系统压力，而由上所述，过高的压力并不是上全之策。JOY、肯纳、海德拉等的公司均从改善喷嘴布置入手发明了带喷嘴的齿座，由于其独特的结构，可有效避免喷嘴的堵塞和磨损，但同时也增加了喷嘴不易维护的缺点，若齿座内流道堵塞，只能割下齿座，这样因喷嘴堵塞而更换齿座的代价较大。因此，目前大多数喷嘴仍布置在筒体上。
这项研究得到了山西天地煤机装备有限公司2016年度重点科研资助项目的资金支持。
文章来源：李发泉.掘进设备内喷雾技术研究现状[J].煤炭科学技术,2017,45(4)：89-92,187.
作者简介：李发泉(1985—)，男，黑龙江宁安人，助理研究员，硕士。Tel：0351-7685881，E-mail：faquan-stu@163.com
