基于径向喷射吹吸式空气幕技术的煤矿辅助运输巷道粉尘控制研究及其对矽肺病预防的意义

本文针对煤矿辅助运输巷道中无轨胶轮车运行引发的粉尘污染问题，创新性提出径向喷射吹吸式空气幕控尘技术。通过计算流体动力学（CFD）模拟与相似实验验证，揭示了射流速度与风管布置对控尘效能的影响机制，现场应用表明该技术可使空气幕前后除尘效率分别超过90%和85%，为煤矿职业健康防护提供了高效解决方案。

　　

^Highlight

物理模型

基于射流理论，我们提出了一种创新性的径向喷射吹吸式空气幕控尘技术，适用于煤矿辅助运输巷道。该技术有效规避了传统喷雾降尘法导致的车辆打滑风险和能见度下降问题。该系统由袋式除尘器、送风机、送风管道和吸风管道组成。其控尘原理如图1所示（注：实际输出省略图示说明）。当系统启动时，送风机通过送风管道喷射高速气流，在巷道内形成隔离空气幕，同时吸风管道协同工作捕获逃逸粉尘。

射流速度对控尘效果的影响

射流速度作为影响空气幕强度与覆盖范围的关键参数，直接关系到粉尘的有效控制和隔离。大量研究表明，对于吹吸式控尘系统，最佳压吸比为1.2。因此，为最大化径向喷射吹吸式空气幕的粉尘遏制效能，吸风管道气流速度也需随送风管道气流速度变化而实时调整。

现场应用

基于启攀井煤矿辅助运输北巷的实际条件，合理设计了一套径向喷射吹吸式空气幕控尘装置。该装置包含袋式除尘器、吸风管道、送风管道和送风机。其控制系统集成有PLC控制柜、真空电磁启动器、热释电红外传感器和粉尘浓度传感器，如图15所示（注：实际输出省略图示说明）。为确保形成高质量的空气幕并实现最佳控尘效果，现场调试确定了关键运行参数。

结论

本研究针对煤矿辅助运输巷道严重粉尘污染问题，通过创新性提出径向喷射吹吸式空气幕控尘技术，聚焦于优化实际除尘效能。采用CFD模拟研究了射流速度和送风管道布置对控尘性能的影响，并确定了最优参数。随后通过相似性实验，对比了单空气幕与吹吸式空气幕的效能，进一步验证了该技术的优越性。