综采工作面是整个矿井生产系统中最主要的产尘场所,由于综采工作面具有产尘工序多、产尘量大等特点,成为了粉尘治理难度最大的场所之一。经多个矿井现场实测显示,采煤机滚筒截割作业时,局部地点瞬间粉尘浓度甚至达3000mg/m3以上,严重超标的高浓度粉尘严重威胁井下工作人员的健康与安全。本文主要采用了实验研究、理论分析、数值模拟与现场应用等多种手段相结合的方法去探索解决综采工作面粉尘污染问题的有效途径。主要研究内容及成果如下:基于喷嘴降尘机理,建立喷雾模型,分析影响雾滴捕尘效果的主要因素。基于雾场多特性实验平台模拟白芦煤矿综采工作面的风流环境,首先对10种适用于煤矿防尘的喷嘴进行雾场宏观特性实验,分别统计和分析了各喷嘴的有效射程、雾化角和流量等宏观特性,优选出编号Ⅲ喷嘴,并利用PDI相位多普勒激光干涉仪对雾场浓度等微观特性进行分析。数据显示:随着喷雾压力增加,测试区域雾场浓度也随之增大,但由于横向风流的影响,单一喷嘴雾场难以满足喷雾降尘需求。根据高速风流运载雾滴作用启发,研制了由液压支架风助集中喷雾降尘装置和采煤机湿式风助降尘装置组成的高效喷雾降尘系统。利用FLUENT软件,首先对白芦煤矿4307综采工作面内设置模拟风流1.2m/s,并设置液压支架风助集中喷雾降尘装置和采煤机湿式风助降尘装置的喷雾和风流参数。数值模拟结果显示,采用新型喷雾降尘装置后,综采工作面的主要产尘源—采煤机滚筒处的喷雾浓度明显上升,雾场对产尘源进行了有效包裹。高效喷雾降尘系统经现场应用验证,采煤机司机、移架工处全尘、呼尘的降尘率分别高达89.1%、90.1%和 89.6%、89.4%;粉尘浓度分别降低至 97.3mg/m3、41.9mg/m3 和 75.5mg/m3、34.1mg/m3,说明在采用高效喷雾降尘系统后,综采工作面粉尘污染最为严重、最影响工人进行生产作业的割煤和移架工序的粉尘污染的问题到了有效解决。