径向射流吹吸式气幕粉尘控制技术在煤矿辅助运输巷道中的应用与效能评估

本文针对煤矿辅助运输巷道粉尘污染问题，创新性提出径向射流吹吸式气幕控尘技术。通过CFD模拟和相似实验，系统分析了射流速度与送风管道布置对控尘效能的影响，确定最佳参数组合（25 m/s射流速度，B位置送风管道）。现场应用表明，该技术可使气幕后方除尘效率超85%，前方超90%，为煤矿粉尘治理提供了高效可靠的解决方案。

　　

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物理模型

基于射流理论，我们提出了一种创新的径向射流吹吸式气幕控尘技术，适用于煤矿辅助运输巷道。该技术有效规避了传统喷雾除尘引发的车辆打滑和能见度下降问题。该系统由袋式除尘器（baghouse dust collector）、送风机、送风管道和吸风管道组成。如图1所示，当系统启动时，送风机产生的高速气流通过径向送风管道形成覆盖巷道断面的气幕屏障，同时吸风管道协同工作，将含尘气流吸入除尘器进行净化处理。

射流速度对控尘效果的影响

射流速度是决定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与隔离效果。大量研究表明，吹吸式控尘系统的最佳压吸比为1.2。为实现径向射流吹吸式气幕的最佳控尘性能，需根据送风管道气流速度实时调整吸风管道气流速度。模拟结果显示，当射流速度提升至25 m/s时，气幕的封闭性和稳定性显著增强，粉尘逃逸率降低至5%以下。

现场应用

基于启攀井煤矿辅助运输北巷实际条件，合理设计了径向射流吹吸式气幕控尘装置。该系统包含袋式除尘器、吸风管道、送风管道及送风机。其控制系统配备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（见图15）。为确保形成高质量气幕，送风管道采用径向多孔设计，使气流分布均匀性提升至92%以上。

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射流吹吸式气幕控尘技术，聚焦于提升实际除尘效能。采用CFD模拟研究了射流速度与送风管道布置对控尘性能的影响，确定了最优参数组合。通过相似实验对比了单气幕与吹吸式气幕的性能，进一步验证了该技术的优越性。现场应用表明，气幕后方除尘效率超过85%，前方超90%，且越靠近送风口效率越高。这项新技术为煤矿辅助运输巷道粉尘治理提供了有效解决方案。