爆破粉尘分布规律研究：长距离掘进巷道非稳态特性

"长距离掘进巷道爆破粉尘非稳态分布规律的研究旨在揭示爆破后粉尘在巷道中的扩散、沉降规律，为通风和防尘系统设计提供依据。通过对马堡煤矿152采区轨道下山掘进工作面进行爆破后的CFD模拟及现场实测，研究发现，粉尘浓度在地表垂高0.5米处最高，4米处最低。90至200微米的粉尘颗粒几乎全部沉降，15微米以下的颗粒长时间悬浮，特别是10微米以下的粉尘在整个空间均匀分布。大颗粒在爆破后1至5分钟内迅速沉降，而粉尘浓度在5分钟后逐渐降低。在距掘进工作面10至20米范围内，粉尘浓度始终保持较高水平。现场测试结果与数值模拟吻合，表明20米和25米范围内粉尘分布规律的一致性。" 本文是基于一个实际的煤矿开采背景，通过计算机流体动力学（CFD）模拟技术对爆破产生的粉尘运动进行了深入研究。作者刘琦等人利用这一方法，针对马堡煤矿152采区的掘进巷道进行分析，探讨了爆破后的粉尘扩散、沉降以及浓度随时间变化的规律。 研究中，他们发现粉尘在垂直高度上的分布具有显著差异，地表下方0.5米处的粉尘浓度最高，而4米处则降至最低。这表明在巷道的近地面区域，粉尘积聚更为严重，可能对作业人员的健康构成威胁。此外，粉尘颗粒大小对沉降速度有直接影响，90到200微米的较大颗粒在爆破后迅速沉降，而15微米以下的小颗粒则能在空气中长时间悬浮，增加了工人吸入的风险。特别指出的是，10微米以下的超细粉尘在空间中分布均匀，这提示了防尘措施需要覆盖整个巷道。 在时间维度上，大颗粒的快速沉降发生在爆破后的前5分钟，之后整个空间的粉尘浓度开始逐渐下降。然而，即使在5分钟后，10至20米的区域内粉尘浓度仍然保持在较高水平，这意味着这个区域需要特别关注防尘措施的实施。 现场实测数据验证了模拟结果，20米和25米范围内的粉尘浓度分布规律与数值模拟基本一致，显示了模型的可靠性和实际应用价值。这些发现对于优化矿井通风系统设计和制定有效的防尘策略至关重要，有助于减少矿工暴露于高浓度粉尘环境下的风险，提升矿井作业的安全性。 关键词涉及的“掘进工作面”、“爆破”、“粉尘运移”和“粉尘沉降”，强调了研究的核心内容，即爆破过程中掘进巷道内粉尘的运动行为及其控制，这对于理解和改善矿井的粉尘问题具有重要意义。