近日,由中国矿业大学冷雾智驭创翼队研发的深部矿井冷水喷雾智能降温降尘一体化系统,在大海则煤矿综采、掘进工作面完成全周期工业试点,整套设备稳定运行超半年,实测工作面温度下降 5.4℃、粉尘浓度降低 48%,各项指标均优于传统治理设备,标志项目实现 “实验室理论 — 样机研发 — 井下实景应用” 完整产学研转化闭环。
深部煤炭开采普遍面临高温、高粉尘耦合难题,传统降温、降尘设备两套系统独立布设,能耗高、治理效果差,且缺乏智能调控能力。为破解行业长期痛点,项目团队联动校内谢正正、张农等教授科研团队,联合南通王朝矿业、上海娅德科技两家矿山装备制造企业,选定大海则煤矿作为实景试验基地,构建高校科研攻关 + 企业产业化转化 + 煤矿现场验证三方协同产学研合作模式。

研发阶段,高校导师团队依托矿井通风、粉尘动力学多年科研积淀,为喷雾机理、冷负荷测算、智能控制算法提供全套理论支撑;企业方负责设备防爆、井下模块化结构、成套管路工程化改造,解决实验室样机无法适配井下高湿震动环境的难题;团队十名跨学科本科生多次深入千米井下,跟随一线矿工跟班作业,采集不同巷道、设备热源、粉尘扩散一手实测数据,针对综采面设备密集、掘进巷道空间狭小两大差异化工况,分别定制 KHCG500 尘源跟踪喷雾系统、移动式双流体冷雾台车两套专属解决方案。

在大海则煤矿 30207 综采工作面、20103 掘进工作面试点期间,项目完成制冷机组、智能分控箱、全域雾化水幕、环境传感网络全套设备安装调试。系统依托自研磁化活性水、分级喷雾调控专利技术,可根据采煤机、掘锚机作业位置自动追踪开启雾场,同步实现降温、捕尘,无需人工操作。经矿井安全部门连续监测,工作面温度稳定控制在 26℃合规区间,呼吸性粉尘远低于国家限定标准,整套系统相较传统方案节电 20%、节水 30%,每年可为单矿节省运维成本数十万元。

三方合作形成闭环迭代机制:煤矿现场实时反馈喷雾盲区、设备震动损耗等实操问题,企业快速迭代硬件结构,高校团队通过 CFD 仿真优化喷雾参数,每一轮井下测试都同步更新技术方案与设备图纸。目前项目已形成 7 项发明专利、1 篇 SCI 核心期刊论文,全套标准化部署方案、设备预算清单、运维手册均可直接复制推广至全国高温深井。
下一步,产学研合作三方计划在晋陕蒙宁四大煤炭主产区新增多座示范矿井,持续优化智能远程云控平台,同步对接国家能源、晋能控股等大型能源集团集采渠道,把青年科创成果持续转化为矿山安全刚需装备,以产学研协同助力全国智能、绿色矿山建设。(供稿:程嘉旭 任远航)