一、项目简介

近年来，国家颁布《“健康中国2030”规划纲要》、《安全生产“十四五”规划》、《煤矿安全规程（2020版）》等法律法规，不断加强对煤炭等行业领域粉尘防治的要求。开展以防治矿工尘肺病为重点的煤矿粉尘危害综合治理，对落实企业粉尘防治主体责任、减少尘肺病发病率具有重大意义。

“煤矿粉尘防治基础理论与预警技术及装备”项目要求结合神东矿区典型矿井实际，针对井下主要生产作业区粉尘污染机理不清、粉尘监测技术不成熟等问题，瞄准粉尘时空运移分布、呼尘连续监测预警的理论与技术难点，围绕煤矿粉尘防治基础理论与预警技术及装备开展研究。预期实现采掘工作面粉尘扩散运移机制与个体工作环境粉尘暴露特征的可视化分析、煤矿粉尘组分快速检测与呼尘精准连续监测预警；并构建矿尘气溶胶防治全尺度仿真实验台、粉尘可视化数值计算平台、矿井采掘面高浓度粉尘喷雾高效净化实验台。最终形成神东矿区粉尘污染机理研究与传感监测技术体系，建立粉尘防治基础研究实验平台，并为其粉尘职业健康创新能力建设提供长效机制。

二、项目进展情况

（1）2022年度由项目组负责人程卫民教授带队完成了现场调研，汇报了实施方案；与大柳塔煤矿、哈拉沟煤矿相关技术人员开会讨论，并确定了测尘工作面及具体测尘方案；测定了哈拉沟煤矿不同测点粉尘粒度分布，并揭示了不同测点变化规律。根据大柳塔52507及52606综采工作面作业规程，通过三维建模软件构建了等比例物理模型，并进行了精细化网格划分，在此基础上，模拟出了不同作业地点风流场运移规律与粉尘场扩散规律，精准得到了52507及52606工作面多尘源下的粉尘污染规律及浓度分布特征。

（2）结合人机工程学分析了掘锚司机呼吸半球内吸气与接尘特征，进而模拟掘锚司机接尘后粉尘颗粒在其支气管中的运移与沉积规律，明确了不同粒径颗粒在支气管中的运移与沉积差异性，深入探究并揭示了粉尘颗粒引发肺部病变的根本原因。

（3）突破锥形振荡元件成型技术，完成了锥形振荡元件迭代优化设计，完成锥形振荡元件材料加工测试，突破自激振荡环路控制技术，设计数字化自激振荡控制环路，突破振荡频率高精度精确测量技术，完成了TEOM传高精度振荡频率测量电路设计，完成TEOM传感器机械设计与优化工作，完成了TEOM传感器组装工作。完成了显微拉曼光谱测量平台的搭建，完成了不同二氧化硅含量煤尘样品的灰化工作，完成了不同二氧化硅含量灰化煤尘样品的拉曼光谱测量工作，初步建立了不同二氧化硅含量煤尘样品的拉曼光谱与二氧化硅含量的机器学习预测模型。

（4）完成了传感器样机制作及实验室实验，完成了基于旋风分离原理的分离器的研究，完成了基于米氏散射理论的激光检测单元研究，完成了流量控制系统的研究。调研了矿井工作面现场应用环境情况，制定了个体呼吸性粉尘监测仪的技术方案。构建矿工个体呼吸性粉尘暴露监测预警系统，建立了一种个体呼吸性粉尘暴露量在线监测算法，实现了个体累积接尘量有效评估。

                             项目组成员到国外考察学习         项目年度进展汇报

三、项目解决的问题及重大效益

国家能源集团神东矿区煤炭资源储量丰富、开采条件好，但是煤层节理发育且脆性大、煤质较硬、采掘机械化程度和生产强度高，造成采掘工作面产尘强度大、粉尘分散度高，井下煤尘防治难度大。煤矿井下尘源分布广、产尘量大，污染大气环境，开展煤矿粉尘与职业健康防治关键技术研究，对保障生产作业环境和职工职业健康具有重大意义，并将引领我国煤炭行业粉尘防治与职业健康防护科技进步，促进国家能源集团建设具有全球竞争力的世界一流标杆企业。