煤炭作為我國(guó)主體能源，支撐著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。隨著“十四五”智能化建設(shè)與粉塵在線監(jiān)測(cè)要求的推進(jìn)，選煤車(chē)間粉塵治理正從單一技術(shù)應(yīng)用向系統(tǒng)化、智能化、綠色化綜合治理轉(zhuǎn)變。然而，當(dāng)前選煤車(chē)間普遍面臨粉塵濃度超標(biāo)、職業(yè)健康風(fēng)險(xiǎn)突出、防控技術(shù)協(xié)同性差、系統(tǒng)能效低下及綠色化水平不高等多重挑戰(zhàn)。亟需通過(guò)智能化感知與調(diào)控、新材料研發(fā)、系統(tǒng)集成優(yōu)化、個(gè)體防護(hù)升級(jí)及綠色低碳技術(shù)融合，構(gòu)建全流程粉塵綜合治理體系，以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)選煤行業(yè)向安全、高效、環(huán)保方向轉(zhuǎn)型，助力煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)李世航團(tuán)隊(duì)立足我國(guó)煤炭工業(yè)清潔高效發(fā)展與職業(yè)健康保障的重大戰(zhàn)略需求，聚焦于當(dāng)前選煤車(chē)間粉塵防治系統(tǒng)性解析與協(xié)同治理框架發(fā)展存在的不足，分析了選煤廠給煤、轉(zhuǎn)載、輸送帶運(yùn)輸、篩分及破碎等關(guān)鍵工序的產(chǎn)塵規(guī)律與粉塵擴(kuò)散、遷移機(jī)理，討論了當(dāng)前通用除塵抑塵技術(shù)的原理與適用性，以及關(guān)鍵塵源的個(gè)性化防治技術(shù)與協(xié)同治理策略，構(gòu)建了粉塵防治的系統(tǒng)性認(rèn)知框架，認(rèn)為現(xiàn)階段挑戰(zhàn)在于：智能感知不足、材料性能局限、系統(tǒng)協(xié)同性差、個(gè)體防護(hù)落后、綠色效能薄弱等

面向“十五五”更高水平的智能化與綠色化發(fā)展要求，提出了該領(lǐng)域的技術(shù)革新有必要緊密?chē)@智能感知與精準(zhǔn)調(diào)控、材料研發(fā)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成與協(xié)同治理、個(gè)體防護(hù)與智能監(jiān)測(cè)、綠色低碳與可持續(xù)化發(fā)展五大方向開(kāi)展攻關(guān)，構(gòu)建全流程、多層次、多要素協(xié)同的現(xiàn)代化粉塵綜合治理體系，為煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和本質(zhì)安全型礦區(qū)建設(shè)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

相關(guān)成果以《選煤車(chē)間粉塵綜合防控技術(shù)進(jìn)展與展望》為題，實(shí)現(xiàn)了《金屬礦山》在線首發(fā)，作者來(lái)源于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省煤基溫室氣體減排與資源化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院、山東科技大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院

Ⅰ 選煤車(chē)間粉塵產(chǎn)生與運(yùn)移特性

選煤車(chē)間各生產(chǎn)工序中均會(huì)不同程度地產(chǎn)生粉塵，逸散的粉塵污染車(chē)間環(huán)境、威脅工人身體健康，且選煤車(chē)間生產(chǎn)工序復(fù)雜、設(shè)備集中等特性進(jìn)一步增加了粉塵防控難度。

ⅰ 給煤。在給煤過(guò)程中，煤料從高處下落至給煤機(jī)時(shí)會(huì)產(chǎn)生劇烈碰撞。原煤含水量較低，煤塊表面的細(xì)顆粒黏附性差，碰撞沖擊力導(dǎo)致細(xì)顆粒剝離、破碎而產(chǎn)生粉塵。煤料下落過(guò)程引發(fā)誘導(dǎo)氣流下落的沖擊力，均會(huì)加劇粉塵飛揚(yáng)程度。給料機(jī)下料口處粉塵顆粒受重力風(fēng)流控制，粉塵運(yùn)動(dòng)軌跡主要集中在下料口周?chē)糠中☆w粒粉塵在廊道內(nèi)隨氣流擴(kuò)散并懸浮于空氣中。

給煤機(jī)現(xiàn)場(chǎng)配置

ⅱ 轉(zhuǎn)載。轉(zhuǎn)載點(diǎn)煤塊下落過(guò)程中形成湍流，將煤塊表面的粉塵卷起揚(yáng)至空中，煤塊下落到剛性平面造成巨大沖擊導(dǎo)致二次揚(yáng)塵。下層傳送帶的反向作用擠壓煤塊間隙中的空氣，這些氣流卷攜著細(xì)小粉塵逸出。轉(zhuǎn)載點(diǎn)入口風(fēng)速的增加會(huì)顯著提升粉塵的擴(kuò)散強(qiáng)度與范圍，但過(guò)高的風(fēng)速會(huì)導(dǎo)致密閉罩內(nèi)流場(chǎng)紊亂，降低吸塵罩的捕集效率。當(dāng)煤塊到轉(zhuǎn)載點(diǎn)導(dǎo)料槽出口時(shí)，粉塵會(huì)向上呈散射狀向周?chē)\(yùn)移，并在皮帶上方沿風(fēng)流方向做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

轉(zhuǎn)載點(diǎn)產(chǎn)塵

ⅲ 運(yùn)輸。膠帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)周?chē)諝庑纬蔂恳龤饬?，該氣流與煤流的速度差使煤體表面細(xì)小顆粒被剝離。膠帶機(jī)的輸送帶與滾筒的擠壓與摩擦，以及輸送帶晃動(dòng)引發(fā)煤塊間碰撞，造成細(xì)小顆粒剝離加劇。在回程過(guò)程中，輸送帶表面殘留的粉塵暴露于空氣中水分減少，顆粒的黏附力也隨之顯著降低，細(xì)小顆粒因重力脫離輸送帶表面，在經(jīng)過(guò)滾筒時(shí)被抖落逸散到空氣中。同時(shí)，皮帶速度越大，產(chǎn)生的誘導(dǎo)氣流越強(qiáng)，粉塵逸散和擴(kuò)散也越明顯。

皮帶運(yùn)輸產(chǎn)塵

ⅳ 篩分。篩分粉塵的產(chǎn)生源于強(qiáng)烈的機(jī)械作用與伴隨的氣流擾動(dòng)，篩面的大振幅、高頻率振動(dòng)迫使煤料與篩面之間發(fā)生劇烈碰撞與摩擦，最終使煤塊表面的微細(xì)顆粒大量脫落。上層來(lái)煤到振動(dòng)篩設(shè)備過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生誘導(dǎo)風(fēng)流和空氣沖擊波風(fēng)流，加劇煤塊表面與空氣摩擦的力度，導(dǎo)致越來(lái)越多的粉塵顆粒從煤塊表面脫落。同時(shí)，篩分機(jī)內(nèi)部構(gòu)件對(duì)氣流產(chǎn)生局部阻力使其能量耗散，導(dǎo)致氣流速度降低，在流經(jīng)設(shè)備時(shí)發(fā)生粉塵匯聚，角落處流速最低成為粉塵顆粒易于沉積的區(qū)域；出口處流速最高，粉塵顆粒被氣流卷起并隨氣流長(zhǎng)距離擴(kuò)散。

篩分產(chǎn)塵

ⅴ 破碎。破碎機(jī)通過(guò)擠壓、沖擊與剪切等作用力使煤塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，緊密相連的大煤塊分散為小煤塊，表面松軟的部分被打碎，生成大量細(xì)小粉塵。且破碎機(jī)內(nèi)部齒輥的旋轉(zhuǎn)與擠壓會(huì)帶動(dòng)氣流形成誘導(dǎo)風(fēng)，加劇粉塵的飛揚(yáng)與擴(kuò)散。粉塵顆粒于破碎過(guò)程產(chǎn)生后，在氣流作用下于破碎室空間內(nèi)部循環(huán)運(yùn)動(dòng)。由于在破碎機(jī)上方的密閉罩，粉塵擴(kuò)散空間受到限制，部分自塵源散發(fā)的粉塵顆粒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中被迫擠入礦倉(cāng)沉降，小部分粉塵由于密閉罩密封不嚴(yán)等原因擴(kuò)散到破碎機(jī)外。

破碎產(chǎn)塵

Ⅱ 選煤車(chē)間產(chǎn)塵影響因素

ⅰ 水分主要通過(guò)改變煤體的力學(xué)性質(zhì)和對(duì)原煤的潤(rùn)濕作用而影響選煤工藝過(guò)程中的產(chǎn)塵。水通過(guò)吸附或黏附在煤炭表面或氣孔裂縫中，較高的含水量增強(qiáng)了粉塵潤(rùn)濕作用與黏附效果，減少了煤破碎產(chǎn)生的粉塵。高水分含量使得煤體更容易沿著現(xiàn)有的裂縫平面破裂，這些原生裂縫中的粉塵被潤(rùn)濕，其逸散潛能得以降低，從源頭上抑制了粉塵產(chǎn)生。

ⅱ 煤流量是選煤工藝生產(chǎn)負(fù)荷的重要指標(biāo)。相關(guān)研究結(jié)果表明，隨著煤流量增加，粉塵濃度也隨之增大。這是由于較大的煤流量使得煤流具備更高的動(dòng)能與沖擊力，進(jìn)而產(chǎn)生更為紊亂的誘導(dǎo)氣流，加劇了揚(yáng)塵現(xiàn)象。且輸送帶上的煤流量越大，煤流的截面高度越高，與風(fēng)流接觸的面積亦隨之增大，從而導(dǎo)致?lián)P塵作用增強(qiáng)、粉塵濃度升高。

ⅲ 煤塊粒徑分布差異導(dǎo)致大顆粒與小顆粒煤的產(chǎn)塵量不同，大顆粒煤產(chǎn)塵受輸送機(jī)振動(dòng)能作用及轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)高度差引發(fā)的重力加速度影響，但其產(chǎn)生的粉塵量相對(duì)有限；而小顆粒煤部分在振動(dòng)與誘導(dǎo)氣流作用下發(fā)生逸散，其余則通過(guò)依附于較大煤塊表面實(shí)現(xiàn)協(xié)同輸送，且由于小顆粒容易長(zhǎng)時(shí)間滯留在空氣中，此外已沉降顆粒在機(jī)械沖擊等擾動(dòng)下會(huì)反復(fù)懸浮，導(dǎo)致形成持續(xù)的二次污染。

ⅳ 較快的輸送帶運(yùn)行速度會(huì)使煤塊表面與周?chē)諝庖蝠ば粤Πl(fā)生摩擦，煤塊在輸送帶上高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其表面附著的細(xì)粉塵因摩擦力及慣性作用難以跟隨煤塊轉(zhuǎn)向或加速，導(dǎo)致粉塵剝離煤塊。且隨著輸送帶速度增加，PM10和PM50等細(xì)顆粒粉塵懸浮擴(kuò)散加劇。

ⅴ 溜槽呈傾斜布置，煤流在溜槽內(nèi)下落時(shí)，煤塊重力可分解為與溜槽方向平行的加速力和與溜槽方向垂直的沖擊壓力。溜槽傾角過(guò)大時(shí)，其對(duì)溜槽底部和輸送帶的沖擊加劇，進(jìn)而破碎產(chǎn)生粉塵，且更強(qiáng)的沖擊氣流會(huì)挾帶更多粉塵。溜槽傾角過(guò)小引起煤塊在溜槽內(nèi)堆積，增大內(nèi)壁摩擦，導(dǎo)致粉塵量增加。

ⅵ 破碎機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高或齒板間隙過(guò)大均會(huì)加劇煤塊與煤塊、煤塊與破碎裝置之間的碰撞擠壓，增加煤的粉碎率，導(dǎo)致細(xì)顆粒占比提升，產(chǎn)塵量增大。此外，振動(dòng)篩過(guò)大的振幅和過(guò)高的頻率也會(huì)增強(qiáng)對(duì)氣流的擾動(dòng)作用，進(jìn)一步增加揚(yáng)塵量。

Ⅲ 選煤車(chē)間粉塵綜合防控技術(shù)

ⅰ 選煤車(chē)間通用除塵抑塵技術(shù)

負(fù)壓除塵技術(shù)在產(chǎn)塵點(diǎn)設(shè)置密閉罩，利用除塵設(shè)備在罩內(nèi)形成負(fù)壓，通過(guò)引風(fēng)管將粉塵吸入并凈化，實(shí)現(xiàn)從隔離、抽吸到集中處理的閉環(huán)管控。但其存在密閉性不足、抗沖擊能力弱、微細(xì)粉塵捕獲效率有限等問(wèn)題。

云霧抑塵技術(shù)通過(guò)高壓霧化產(chǎn)生超細(xì)干霧，形成“云霧層”，使霧滴與粉塵碰撞、凝聚后因重力沉降。該技術(shù)對(duì)微細(xì)粉塵捕獲效率有限，且可能增加環(huán)境濕度，耗水量大，在開(kāi)放環(huán)境中易受氣流干擾。

化學(xué)抑塵劑通過(guò)吸濕、黏結(jié)、增重等作用抑制粉塵揚(yáng)散，主要用于靜態(tài)物料表面抑塵，對(duì)動(dòng)態(tài)高強(qiáng)度塵源效果有限，且可能存在藥劑殘留影響煤質(zhì)或造成環(huán)境污染。

ⅱ 選煤車(chē)間關(guān)鍵塵源針對(duì)性防治技術(shù)

在給煤機(jī)作業(yè)環(huán)節(jié)，采用封閉導(dǎo)料槽可初步抑制因落煤沖擊產(chǎn)生的粉塵擴(kuò)散。然而，落煤過(guò)程中形成的沖擊正壓仍會(huì)造成煤塵從導(dǎo)料槽中逸出。在導(dǎo)料槽處加裝智能袋式除塵器，利用其負(fù)壓效應(yīng)與高效過(guò)濾系統(tǒng)，在槽內(nèi)形成穩(wěn)定密閉氣流場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)粉塵源頭控制。為進(jìn)一步強(qiáng)化抑塵，增設(shè)無(wú)動(dòng)力降塵導(dǎo)料槽，通過(guò)引導(dǎo)物料與氣流促進(jìn)粉塵沉降，減輕后續(xù)除塵負(fù)荷，從而構(gòu)建起全流程閉環(huán)治理體系，全面提升粉塵治理效能與運(yùn)行穩(wěn)定性。

轉(zhuǎn)載落料環(huán)節(jié)的粉塵防控旨在解決落料揚(yáng)塵與細(xì)微粉塵擴(kuò)散問(wèn)題，并降低物料損耗。傳統(tǒng)單一措施效果有限，因此推薦采用密閉干霧降塵智能聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)，通過(guò)多維度協(xié)同實(shí)現(xiàn)粉塵從生成到沉降的全過(guò)程控制。該技術(shù)通過(guò)曲線溜槽將物料的自由落體運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為沿壁滑行，提升填充率并減少誘導(dǎo)風(fēng)，促進(jìn)大顆粒沉降；同時(shí)在導(dǎo)料槽設(shè)置機(jī)械密封部件防止粉塵外溢，并布置雙流體微霧裝置，利用微米級(jí)干霧通過(guò)濕潤(rùn)凝并作用使粉塵團(tuán)聚沉降，形成“機(jī)械密封—微霧凝并—重力沉降”協(xié)同防控體系。

輸煤皮帶機(jī)粉塵防控存在粉塵擴(kuò)散控制不足、高速氣流擾動(dòng)沉降難、霧滴接觸效率低、二次揚(yáng)塵嚴(yán)重、水資源浪費(fèi)大、粉塵逃逸率高及工況適應(yīng)性差等問(wèn)題。輸煤皮帶機(jī)防塵罩系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)建局部密閉空間、優(yōu)化內(nèi)部氣流并集成智能?chē)婌F裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送過(guò)程中粉塵的有效控制。該防塵系統(tǒng)采用多層密封罩封閉產(chǎn)塵點(diǎn)，內(nèi)部導(dǎo)流板將高速風(fēng)流轉(zhuǎn)為螺旋形態(tài)，延長(zhǎng)霧滴與粉塵作用時(shí)間，系統(tǒng)頂部噴霧裝置，通過(guò)傳感器智能控制啟停。結(jié)合PLC遠(yuǎn)程調(diào)控，能根據(jù)工況自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，在確保抑塵效果的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

篩分機(jī)粉塵防控存在密封性不足、粉塵擴(kuò)散難控制、二次污染風(fēng)險(xiǎn)高、工況適應(yīng)性差及微細(xì)粉塵難捕集等問(wèn)題，推動(dòng)了密封阻隔、氣流調(diào)控、智能?chē)婌F和聲波團(tuán)聚等技術(shù)的研發(fā)與綜合應(yīng)用。篩分環(huán)節(jié)粉塵防控的主要思路是通過(guò)阻隔、濕潤(rùn)、調(diào)控的多維協(xié)同，構(gòu)建覆蓋產(chǎn)生、擴(kuò)散與暴露全過(guò)程的防控體系。針對(duì)進(jìn)料口、篩面等關(guān)鍵揚(yáng)塵點(diǎn)，采用密封結(jié)構(gòu)抑制粉塵外逸，結(jié)合通風(fēng)除塵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)含塵氣流的定向凈化，通過(guò)參數(shù)優(yōu)化與噴霧引導(dǎo)降低源頭揚(yáng)塵。

破碎系統(tǒng)粉塵防控存在塵源封閉不嚴(yán)且密封易失效、氣流紊亂導(dǎo)致抑塵效率低下、微細(xì)粉塵捕集困難以及調(diào)控低效和維護(hù)不便等問(wèn)題，在破碎系統(tǒng)中的除塵技術(shù)主要通過(guò)塵源密封隔離、粉塵收集和粉塵抑制3種方式實(shí)現(xiàn)。機(jī)組封閉與液膜抑塵技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，通過(guò)物理阻隔和液膜捕塵的協(xié)同作用有效控制粉塵。結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與粉塵濃度的智能感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)噴霧系統(tǒng)的精準(zhǔn)啟停與強(qiáng)度調(diào)節(jié)，高效捕捉篩分過(guò)程中揚(yáng)起的微細(xì)粉塵。

Ⅳ 不足與展望

ⅰ 現(xiàn)有粉塵防治技術(shù)存在的不足

??智能感知不足。選煤車(chē)間的復(fù)雜工況如高溫高濕、高粉塵濃度等對(duì)粉塵監(jiān)測(cè)與調(diào)控系統(tǒng)安全高效運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，現(xiàn)有技術(shù)難以滿(mǎn)足精細(xì)化治理需求。當(dāng)前粉塵濃度傳感器、風(fēng)速傳感器等設(shè)備在高粉塵環(huán)境中易被顆粒覆蓋，導(dǎo)致精度下降，多源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)難以實(shí)現(xiàn)有效集成，無(wú)法實(shí)現(xiàn)“塵源—環(huán)境—設(shè)備”的聯(lián)動(dòng)監(jiān)測(cè)。

??材料性能局限。粉塵防控所用過(guò)濾材料、抑塵劑等在性能穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性與成本效益上存在明顯短板。目前過(guò)濾材料梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致濾袋對(duì)微細(xì)粉塵捕集效率低，表面功能化涂層在高濕環(huán)境中易脫落、壽命短，氣凝膠隔熱材料在高溫塵源中易老化而無(wú)法長(zhǎng)期抑制熱壓揚(yáng)塵等。

??系統(tǒng)協(xié)同性差?，F(xiàn)有的選煤車(chē)間粉塵防控技術(shù)多聚焦單一環(huán)節(jié)，缺乏“源頭—過(guò)程—末端”的全鏈條協(xié)同設(shè)計(jì)，導(dǎo)致治理效果大打折扣。如導(dǎo)料槽密封可靠性不足、組合抑塵裝置協(xié)同性差、多級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)銜接不暢等，限制了全流程防控網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行和高效治理。

??個(gè)體防護(hù)落后?，F(xiàn)有個(gè)體防護(hù)裝備難以應(yīng)對(duì)選煤車(chē)間高濃度、多組分粉塵的暴露風(fēng)險(xiǎn)。普通防塵口罩在高濕度環(huán)境中易因呼氣凝結(jié)堵塞，且缺乏與環(huán)境監(jiān)測(cè)聯(lián)動(dòng)的預(yù)警功能。智能凈化口罩傳感器在高粉塵濃度下響應(yīng)延遲，且無(wú)法實(shí)時(shí)有效地匹配呼吸頻率，存在智能個(gè)體防護(hù)裝備研發(fā)滯后于實(shí)際需求的問(wèn)題。

??綠色效能薄弱?，F(xiàn)有的選煤車(chē)間粉塵防控技術(shù)存在能耗與資源浪費(fèi)、綠色可持續(xù)性不足等問(wèn)題，不完全符合“雙碳”目標(biāo)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念。多塵源車(chē)間缺乏智能調(diào)控系統(tǒng)導(dǎo)致車(chē)間總能耗顯著偏高，噴霧抑塵系統(tǒng)因頻繁補(bǔ)水造成水資源浪費(fèi)與設(shè)備腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。選煤粉塵中所含大量可利用成分未能有效利用，未形成“除塵—回收—再利用”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。

粉塵防治技術(shù)存在的不足

ⅱ 選煤車(chē)間粉塵防控技術(shù)發(fā)展展望

① 在智能感知與精準(zhǔn)調(diào)控方面，智能除塵系統(tǒng)是利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)粉塵排放的實(shí)時(shí)識(shí)別、監(jiān)測(cè)和分析，引入人工智能算法，實(shí)現(xiàn)除塵設(shè)備參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)除塵效果的最優(yōu)化。未來(lái)智能除塵系統(tǒng)的研究應(yīng)聚焦于：

??研發(fā)高精度、長(zhǎng)壽命、低成本、抗惡劣環(huán)境的多參數(shù)傳感器。可引入毫米波雷達(dá)技術(shù)，擴(kuò)大粉塵顆粒的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與追蹤范圍，動(dòng)態(tài)獲取粉塵空間分布信息。同時(shí)在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中引入先進(jìn)的光纖傳感技術(shù)，利用光纖對(duì)環(huán)境參數(shù)敏感的特性，提升對(duì)粉塵濃度變化的感知能力。

??構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建三維流場(chǎng)模型，實(shí)現(xiàn)粉塵運(yùn)動(dòng)軌跡的精準(zhǔn)模擬。通過(guò)引入人工智能算法開(kāi)發(fā)基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)、模型預(yù)測(cè)控制（Model Predictive Control，MPC）的智能決策引擎，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)、環(huán)境工程、通信工程多科學(xué)交叉協(xié)同，優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng)速度以匹配最優(yōu)防控策略，實(shí)現(xiàn)從“監(jiān)測(cè)—報(bào)警—響應(yīng)”到“預(yù)測(cè)—優(yōu)化—調(diào)控”的躍升。

??推動(dòng)巡檢模式由人工主導(dǎo)轉(zhuǎn)向“機(jī)器人巡檢+人工復(fù)核”。對(duì)于人工巡檢難以覆蓋轉(zhuǎn)載點(diǎn)、溜槽底部等隱蔽塵源的問(wèn)題，可將激光粉塵監(jiān)測(cè)技術(shù)與機(jī)器人自主導(dǎo)航、AI視覺(jué)識(shí)別、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)粉塵治理由“被動(dòng)應(yīng)對(duì)”向“主動(dòng)預(yù)防”轉(zhuǎn)變。通過(guò)智能感知、決策優(yōu)化、巡檢執(zhí)行等流程協(xié)同，構(gòu)建動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的智能除塵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)粉塵治理的主動(dòng)預(yù)防與精準(zhǔn)管控

② 在材料研發(fā)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，新型材料可通過(guò)對(duì)微觀孔徑結(jié)構(gòu)與表面特性調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)微細(xì)粉塵的高效攔截與低阻過(guò)濾，提升破碎機(jī)等高速產(chǎn)塵點(diǎn)的粉塵捕集能力。未來(lái)材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向的研究應(yīng)聚焦于：

??建立或優(yōu)化從分子尺度到宏觀尺度的多層級(jí)設(shè)計(jì)理論，發(fā)展基于機(jī)器學(xué)習(xí)的材料性能預(yù)測(cè)模型。構(gòu)建材料服役性能與環(huán)境參數(shù)的耦合模型，融合表面科學(xué)、振動(dòng)疲勞理論、可控釋放技術(shù)開(kāi)發(fā)具有高效梯度結(jié)構(gòu)的過(guò)濾材料

??面向復(fù)雜工況的材料研發(fā)與功能制劑綠色化需求，攻克高濕度、高濃度工況下的濾袋黏結(jié)與失效難題，從而增強(qiáng)復(fù)雜工況下的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

??深入研究粉塵與材料相互作用機(jī)理，開(kāi)發(fā)溫敏、濕敏聚合物實(shí)現(xiàn)按需釋放的環(huán)境響應(yīng)型抑塵劑，減少抑塵劑殘留提高煤的燃燒效率。

??優(yōu)化抑塵劑分子結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化對(duì)煤塵顆粒的親和吸附作用，在保持優(yōu)異抑塵效果的同時(shí)大幅降低用水量，避免水霧引發(fā)的二次污染問(wèn)題。

??明晰納米復(fù)合材料自組裝機(jī)理，解決生物納膜脆性問(wèn)題，構(gòu)建氣凝膠材料熱—力—化多場(chǎng)耦合模型，從源頭防控?zé)釅簱P(yáng)塵產(chǎn)生。

③ 在系統(tǒng)集成與協(xié)同治理方面，單一技術(shù)的局限性促使粉塵防控向多技術(shù)耦合的系統(tǒng)化方向發(fā)展，未來(lái)有必要形成“源頭控制—過(guò)程抑制—末端凈化”的全流程防控網(wǎng)絡(luò)。粉塵防控系統(tǒng)化方向未來(lái)研究應(yīng)聚焦于：

??理論層面創(chuàng)新發(fā)展上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制理論的突破，通過(guò)融合計(jì)算流體力學(xué)與離散元方法建立“塵源產(chǎn)生—擴(kuò)散—沉降”全流程動(dòng)力學(xué)模型，探究多塵源耦合作用理論以解析不同工序間的粉塵交互影響機(jī)制，并構(gòu)建粉塵治理能效評(píng)估模型來(lái)量化各環(huán)節(jié)的治理貢獻(xiàn)度。

??學(xué)科交叉融合發(fā)展上，進(jìn)行跨學(xué)科理論融合，融合粉塵特性、密封設(shè)計(jì)、系統(tǒng)優(yōu)化等學(xué)科知識(shí)，引入復(fù)雜系統(tǒng)理論指導(dǎo)全鏈條設(shè)計(jì)以?xún)?yōu)化資源配置，如研發(fā)壓力自適應(yīng)密封條的智能密封系統(tǒng)，打造基于數(shù)字孿生的多設(shè)備動(dòng)態(tài)調(diào)度算法的協(xié)同控制平臺(tái)，開(kāi)發(fā)脈沖除塵與變頻風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)控制的能效優(yōu)化技術(shù)等。

??系統(tǒng)集成與協(xié)同治理上，推進(jìn)智慧化粉塵防控系統(tǒng)集成，開(kāi)發(fā)粉塵治理“一站式操作系統(tǒng)”，構(gòu)建邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，部署自適應(yīng)控制執(zhí)行器陣列，實(shí)現(xiàn)粉塵治理從單點(diǎn)突破到系統(tǒng)集成、協(xié)同治理跨越，為礦山行業(yè)提供可復(fù)制、可推廣的全流程協(xié)同治理方案，助力智慧礦山建設(shè)邁向新階段。

④ 在個(gè)體防護(hù)與智能監(jiān)測(cè)方面，針對(duì)選煤車(chē)間作業(yè)人員的個(gè)體防護(hù)，未來(lái)裝備研發(fā)與應(yīng)用將突破傳統(tǒng)防塵口罩的性能瓶頸，從被動(dòng)防護(hù)向“高效低阻、智能適配、舒適安全”方向發(fā)展。未來(lái)個(gè)體防護(hù)方向的研究應(yīng)聚焦于：

??開(kāi)發(fā)高效低阻的新型過(guò)濾材料，優(yōu)化口罩結(jié)構(gòu)，顯著提升防塵口罩性能。

??利用人工智能、邊緣計(jì)算和5G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，解決智能凈化口罩在復(fù)雜工況下的送風(fēng)量動(dòng)態(tài)匹配問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的個(gè)體防護(hù)。

??建立健康風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備防護(hù)+人體監(jiān)測(cè)”的雙重保護(hù)模式，通過(guò)結(jié)合體外環(huán)境數(shù)據(jù)和可穿戴生理參數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為高粉塵環(huán)境作業(yè)人員提供全方位、自適應(yīng)的職業(yè)健康保障，推動(dòng)個(gè)體防護(hù)技術(shù)向智能化、精細(xì)化方向發(fā)展

⑤ 在綠色低碳與可持續(xù)化方面，注重多維度創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗與粉塵精準(zhǔn)防控協(xié)同是實(shí)現(xiàn)礦業(yè)綠色可持續(xù)模式轉(zhuǎn)型的具體要求。該方向的研究應(yīng)聚焦于：

??優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行策略，借鑒多負(fù)壓除塵系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化思路，進(jìn)一步探索多負(fù)壓口布局與氣流組織的動(dòng)態(tài)匹配，開(kāi)發(fā)自適應(yīng)的負(fù)壓控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)除塵效率與能耗的雙重優(yōu)化

??優(yōu)化固廢、廢水資源化的粉塵治理循環(huán)體系，研究回收粉塵用于建材、土壤改良或作為化工原料的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行性，開(kāi)發(fā)高效的粉塵與水分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)噴霧用水的循環(huán)利用，進(jìn)一步推動(dòng)粉塵防治技術(shù)的綠色低碳與可持續(xù)化發(fā)展。

??構(gòu)建綠色低碳的粉塵治理新模式，通過(guò)整合高效除塵、智能控制、精細(xì)化氣流組織等技術(shù)，建立集成化系統(tǒng)能效優(yōu)化理論，推動(dòng)選煤車(chē)間粉塵防控技術(shù)向“低能耗、高效率、零污染”的可持續(xù)模式轉(zhuǎn)型，為綠色礦山建設(shè)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

選煤車(chē)間粉塵防控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

作者簡(jiǎn)介

李世航

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)交叉學(xué)科教授委員會(huì)委員、職業(yè)健康研究院副院長(zhǎng)。曾獲江蘇省“333”高層次人才、煤炭行業(yè)青年崗位能手、江蘇省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、首屆江蘇專(zhuān)利獎(jiǎng)銀獎(jiǎng)、江蘇省青年科技人才托舉工程、江蘇省科技副總、江蘇省低碳技術(shù)學(xué)會(huì)拔尖青年科學(xué)家/青年科技獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)勵(lì)/榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。兼任徐州市泉山區(qū)政協(xié)委員、徐州市青年聯(lián)合會(huì)第十五屆委員/民族宗教與港澳臺(tái)海外學(xué)人界別工作委員會(huì)副主任委員、海洋工程安全與健康專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第一屆委員會(huì)委員、中國(guó)職業(yè)安全健康協(xié)會(huì)噪聲與振動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員、長(zhǎng)三角區(qū)域職業(yè)病危害工程防護(hù)專(zhuān)家?guī)鞂?zhuān)家。

近10年，發(fā)表學(xué)術(shù)論文110余篇，其中SCI檢索論文85篇（第一作者/通信作者50篇），ESI高被引論文4篇；已授權(quán)國(guó)內(nèi)外發(fā)明專(zhuān)利56項(xiàng)（第一發(fā)明人34項(xiàng)）；主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目2項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專(zhuān)題、重大橫向科技攻關(guān)項(xiàng)目等20余項(xiàng)。

團(tuán)隊(duì)在職業(yè)安全健康與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的研究方向如下：

（1）工礦生產(chǎn)性粉塵防治。緊扣“健康中國(guó)”戰(zhàn)略，針對(duì)工礦企業(yè)高濃度粉塵危害，以“源頭控制—過(guò)程治理—末端凈化”全鏈條思路，研發(fā)適配不同場(chǎng)景的粉塵捕集分離技術(shù)及裝備，通過(guò)優(yōu)化通風(fēng)、改進(jìn)工藝、開(kāi)發(fā)抑塵劑等，精準(zhǔn)控塵以降低塵肺病風(fēng)險(xiǎn)，為工礦安全與人員健康提供支撐。

（2）空氣凈化與呼吸防護(hù)。聚焦工業(yè)復(fù)雜環(huán)境下的呼吸健康，聚焦“高效過(guò)濾—智能調(diào)節(jié)—舒適佩戴”一體化方向，研發(fā)新型復(fù)合過(guò)濾材料提升凈化效率，結(jié)合傳感與智能算法實(shí)現(xiàn)裝備自適應(yīng)調(diào)節(jié)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)增強(qiáng)佩戴舒適性，全方位保障作業(yè)人員呼吸健康。

（3）工貿(mào)涉爆粉塵安全治理。針對(duì)工貿(mào)涉爆粉塵爆炸隱患，立足本質(zhì)安全，構(gòu)建“風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)—機(jī)理研究—防控技術(shù)—標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范”框架，研究鋁鎂等粉塵特性與爆炸規(guī)律，開(kāi)發(fā)在線監(jiān)測(cè)、抑氫抑塵等材料技術(shù)裝備，建立雙重預(yù)防機(jī)制，從源頭遏制爆炸事故發(fā)生。

（4）爆破塵毒協(xié)同高效控制。圍繞礦山、建筑爆破產(chǎn)生的塵毒危害，結(jié)合工程特點(diǎn)，研究其產(chǎn)生機(jī)理、擴(kuò)散規(guī)律及控制技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化參數(shù)、采用新器材、研發(fā)捕集凈化技術(shù)，減少塵毒產(chǎn)生與擴(kuò)散，降低對(duì)環(huán)境和人員的危害，實(shí)現(xiàn)爆破作業(yè)綠色安全開(kāi)展。

（5）功能微生物防災(zāi)與固碳。響應(yīng)綠色低碳戰(zhàn)略，結(jié)合職業(yè)安全健康與環(huán)保需求，研究功能微生物的篩選馴化及應(yīng)用，利用其代謝特性降解工業(yè)污染物，探索微生物固碳潛力，研發(fā)碳捕獲和封存技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)污染防治與“雙碳”目標(biāo)提供新路徑。

成果薦讀

李世航，柴佳華，何暢，周剛，佘曉東，張旭，戶(hù)書(shū)達(dá).選煤車(chē)間粉塵綜合防控技術(shù)進(jìn)展與展望[J/OL].金屬礦山,1-19[2025-11-11].

《金屬礦山》簡(jiǎn)介

《金屬礦山》由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國(guó)金屬學(xué)會(huì)主辦，主編為中國(guó)工程院王運(yùn)敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊（中國(guó)科技核心期刊）、中國(guó)精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來(lái)源期刊）、中國(guó)百?gòu)?qiáng)報(bào)刊、RCCSE中國(guó)核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國(guó)期刊方陣雙百期刊、國(guó)家百種重點(diǎn)期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國(guó)化學(xué)文摘（CA）、美國(guó)劍橋科學(xué)文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫(kù)收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機(jī)電與自動(dòng)化、安全環(huán)保、礦山測(cè)量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價(jià)值或工程推廣價(jià)值的研究成果，優(yōu)先報(bào)道受到國(guó)家重大科研項(xiàng)目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國(guó)科技信息研究所發(fā)布的《2024中國(guó)科技期刊引證報(bào)告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術(shù)學(xué)科核心期刊第1位；根據(jù)中國(guó)知網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊影響因子年報(bào)》（2024版），《金屬礦山》學(xué)科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

編排：余思晨

審核：王小兵

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