“以前煤矿工人下井是什么样子？只能看见两排大白牙。满脸乌黑，帽檐上全是厚厚的煤泥，洗都洗不净。”山东能源集团兖矿能源东滩煤矿副总工程师宋海洲坐在前往该矿北翼东边界掘进面的胶轮车上，一边比划一边说。胶轮车在平整的巷道里稳稳前行，车轮碾过洁净的路面，几乎看不到扬尘
大量悬浮的煤尘，既是引发煤尘爆炸的重大安全隐患，更是导致煤矿工人患上尘肺病的元凶。长期以来，为了降低煤尘引发的风险，我国煤矿普遍推行“湿式”降尘作业、配发高等级防尘面罩、定期开展职业健康体检等举措。
“现在不一样了。”宋海洲话音刚落，胶轮车缓缓停下。推开车门，走进东滩煤矿的北翼东边界掘进工作面。井下600多米深处，空气清新，地面干干净净，管路和缆线排列整齐。
2024年刚从大学毕业的东滩煤矿综掘一区职工张义龙，在综掘工作面迎头作业区后方，脸上带着轻松的笑意说：“这多亏了‘长压短抽’，现在就算综掘机在前面截割，我们也可以不用戴口罩，干活觉得轻快多了！”
张义龙所说的“长压短抽”，是智能分风高效除尘系统的关键技术原理。自2023年起，东滩煤矿立足井下生产实际，率先落地应用这套创新技术。经过3年多的实践，该矿掘进工作面粉尘治理实现了质的飞跃。目前，东滩煤矿掘进工作面综合除尘效率稳定在97%以上。
那么，什么是智能分风高效除尘系统？“长压短抽”又是如何让困扰一代又一代煤矿工人的煤尘不再“肆虐”的呢？
一压一抽，灰尘“擒拿”
在综掘工作面，综掘机截割时，会产生大量煤尘。传统的综掘机自带喷雾、转载点喷雾及净化水幕等，虽能起到一定作用，但无法从根本上解决问题。宋海洲打了个比方，就像夏天屋里热，你拿把扇子扇，风过去后还是热。粉尘也是一样，你喷水压下去了，水一干，它又扬起来。
“‘长压短抽’的逻辑不一样。”宋海洲说，理解“长压短抽”，无需纠结生涩的力学公式和电力原理，把它想象成一套专门对付煤尘的“擒拿术”就够了。
跟随宋海洲的脚步，在东滩煤矿北翼东边界掘进面的核心区域，这套系统的真容展现在眼前。头顶上，局部通风机通过一条粗大的风筒将新鲜风流源源不断地送向迎头，这叫“长压”；巷道另一侧，在皮带机尾部布置的除尘风机，连接一条同样粗大的抽风筒，像一台强力吸尘器，张开负压的大口，稳稳擒获空气中悬浮的煤尘，这便是“短抽”。
“如果只有‘长压’，新鲜风从风筒里出来，风速很快，直接打在迎头岩壁上，会像炸弹炸开一样，把截割产生的粉尘吹得满巷道都是。”宋海洲指着巷道上方一个不太起眼的白色圆柱体设备说，“这就是我们的‘阵眼’——智能分风装置。”他介绍，这个智能分风装置可以依据粉尘浓度、瓦斯浓度等井下实时状况，实现风量自动分配，优化风流路径。
“理论上很透明、很简单，但应用起来太难了。”宋海洲说。早在20年前，学术界就提出了这个概念——利用通风机“长距离压入新风”，配合除尘风机“短距离负压抽尘”，从而形成压抽协同的控尘风流场。
为什么难？宋海洲补充道，井下不是实验室。巷道断面大、设备多、风流复杂，压入和抽出的风量、风压必须精准匹配，否则要么粉尘控制不住，要么造成污风循环，即含尘风流未净化便逆流扩散。
为了破解难题，东滩煤矿联合山东科技大学及合作厂家，先在实验室里搭建模型、反复推演，深入分析压抽式通风方式下的风流场与粉尘场的时空演化规律，得出最优的通风参数组合后，再搬到井下现场实地验证。如此循环往复，最终敲定了最适配东滩煤矿的参数。正压风筒出风口距迎头大于5米，负压风筒吸风口控制在离工作面迎头5米以内；两个风口分置巷道两侧，避免风流互相干扰；正负压风筒重叠段控制在10米到60米之间。经智能分风后，风速保持在每秒0.3米到0.6米。
“这个风速很关键。”宋海洲强调，“太快了会把粉尘吹散，太慢了又推不动，只有卡准这个数值，才能把煤尘牢牢锁在迎头。”
目前，相关科技成果已经在山东、内蒙古、陕西、山西、甘肃、新疆等地的70余对矿井、490余个综掘工作面进行了现场应用。综合实践表明，智能分风高效除尘系统可以明显提高掘进工作面除尘率，改善工作面有人作业区域环境。
今年年初，申报名为“综掘工作面智能控除尘关键技术及装备”的项目，顺利通过中国煤炭工业协会科技成果鉴定，并被评价为“达到国际领先水平”。
东滩煤矿的无三通滑槽版智能分风装置
一套技术系统的迭代
东滩煤矿对于智能分风高效除尘系统的破局，是从一个笨重的“铁疙瘩”开始的。2023年6月，第一代分风装置在东滩煤矿投用。那是一个铁质三通分风装置，重达175公斤。“350斤呀，两个人根本抬不动，得四个人合力，还得用‘手拉葫芦’（一种手动起重机械）起吊。”该矿综掘一区技术员刘豹说着皱起了眉头，“关键是风筒要跟着掘进进度往前挪，不是装一次就不动了。每挪一次，我们都发怵。”
笨重的分风装置成了现场应用的最大阻碍，如何让它轻量化、易挪移，成为横亘在东滩煤矿面前的一个阻碍。为了越过这个阻碍，东滩煤矿跳出惯性思维，联合厂家改用聚丙烯高强度轻质复合材料，一番实验下来，将分风装置的重量从175公斤降至75公斤，又降至50公斤。减重后的分风装置还融合了滑槽设计、柔性风筒自动延展收纳等创新结构，大幅度降低工人的劳动强度。“现在，我们两个人抬着分风装置就能走，随掘随移，方便得很。安装时间也从原来的1个多小时缩短至20分钟，干活都省心了。”刘豹笑着说。
减重只是技术迭代的第一关。顺着风筒走，一台局部通风机正在安静地运转。宋海洲走过去说：“这是变频的。”他介绍，以前的局部通风机只有两个档位，风量要么大要么小，都是固定的。“那样很不节能。”宋海洲说，“现在不一样了，需要500立方米风量就给500立方米，需要600立方米风量就给600立方米。就像家里的变频空调，省电又舒服。”变频局部通风机和智能分风装置配合，实现了风量的精细调节，压入风量不再是“一档、二档”的粗放选择，而是根据掘进进度、粉尘浓度实时适配，让除尘效果更加稳定。
东滩煤矿副总工程师宋海洲（右二）现场讲解“长压短抽”工作流程
真正难啃的“硬骨头”，是智能化。东滩煤矿是国家首批智能化示范建设煤矿，可最初的分风装置需要工人爬到风筒上手动调节，“跟智能化完全不搭边”。“我们通风专业的人，懂粉尘、懂风流，但智能控制那一块，我们真不懂。”宋海洲坦诚地说。不懂就学，就找人。他们联合山东科技大学及专业厂家一起开发控制模块，在井下一遍遍调试。2025年，东滩煤矿综掘工作面智能分风系统正式投用。
刘豹说：“现在只要咱的综掘机开机，除尘风机、智能分风装置就自动同步开启。等到截割工作停止3分钟后，这些除尘装置自动停机。”宋海洲接过话茬总结：“这就是开机即分风，分风即有效果。”说这话时，他的语气里带着一种“终于成了”的喜悦。
在实现自动分风除尘后，东滩煤矿还致力于将安全防控深度融入这套智能分风系统。东滩煤矿是一座低瓦斯矿井，日常瓦斯管控压力相对较小。“土话说，淹死的都是会水的。”宋海洲说，“这个比喻可能不太恰当，但低瓦斯并不意味着零风险，安全防控永远要防患于未然。”宋海洲介绍，当系统检测到工作面甲烷浓度达到0.6%的预警值（国家标准报警值是1.0%）时，分风装置自动关闭、全部风量直达迎头，快速稀释瓦斯。“从流程上筑牢防线，保障瓦斯异常情况下的通风安全。”
宋海洲总结道，减重、变频、智能、联动，他们用三年多的时间，反复试错、反复打磨，打造出了一套适配井下实际、好用耐用、安全高效的智能分风高效除尘技术系统。
干净的巷，明白的账
老职工万昌征在井下干了二十多年，从粉尘漫天到清风拂面，他是井下环境变化最直接的见证者，对粉尘的体会也更为深刻。“以前作业期间，你在后巷坐着，粉尘照样飘过来，躲都躲不开。”他指了指不远处的掘进机，“现在呢？干净利索地在后边吃饭，视线清清楚楚，口罩揣兜里都不用掏，这在以前想都不敢想。”
东滩煤矿综掘一区党支部书记许雪猛补充了一组数据：以前巷道里积尘速度快，每班都得安排专人冲洗，一个月下来两百个工时全“砸”在冲尘上。现在一个月冲一次就够了，工时节省了八成。风筒挪移这项工作，以前每班要四个人，又抬又吊、费时费力，现在依靠可收缩风筒存储装置和自移牵引装置，一个人就能轻松完成，一年光人工成本就省下二十多万元。整个掘进工作面的作业人员也从八九个人精减到五个人，智能中控台上一键启停，一个人盯着屏幕就能操控全流程。
东滩煤矿干净整洁的巷道
“井下的煤尘对设备伤害也大。”宋海洲补充道，煤尘无孔不入，过去极易导致电气设备短路、传感器失灵、机械部件卡阻，增加了大量的设备维护成本。“现在设备故障率明显降了，设备转得稳、用得久，生产连续性强，效率自然就上去了。”
然而，这套系统最生动、最温暖的“检验报告”，写在每一位煤矿工人的脸上。
新职工张义龙说自己“赶上了好时候”，刚入职，就碰上了先进除尘技术的使用，从没经历过老工人口中那种“伴着煤尘吃饭、满脸乌黑”的日子。“上井后脸也是干净的。”他感叹，干净的作业环境不仅守住了健康底线，更让他找到了将所学专业与现场实践结合的广阔空间，“煤矿早就不是脏乱差的代名词，而是能让人发挥所长、收获满满的舞台。”
“这笔账其实很明白，尽管一套智能除尘设备的成本不菲，但从经济账来看，生产效率提升、设备维护成本降低带来的产出，远超前期投入；从人本账来看，我们要保障工人的安全和健康，这是无价的。”宋海洲笑着问，“你说，这笔投入值不值？”
煤海深处，清风徐来。这穿越600多米岩层吹来的洁净清风，吹散了煤尘，吹来了整洁干净的井下巷道，吹到了每一位一线工人的心底。