“以前掘进面粉尘大到看不清身边的工友，现在20米外的设备标识都能看清！”在山西焦煤屯兰矿西翼下组煤工作面，矿工王师傅的直观感受正是太原理工大学“净尘矩阵”技术改写矿山作业环境的生动注脚。这套由任欣荣团队研发的掘进巷道污风全域分级净化装置，不仅将粉尘浓度从2000mg/m³压减至4mg/m³以下，更以“源头-传播-终端”全链条技术闭环，打破了传统除尘“抑不住、除不尽、维护繁”的行业困局，相关成果已获4项国家专利、6篇核心论文支撑，被科技查新认证为“国际首创”。
实验室攻坚：让“云泡”抗住6.8m/s强风
矿山除尘的核心难点，在于井下复杂的风流环境——传统喷雾遇风折返，泡沫除尘易被吹散。2023年7月，团队成员何涛在太原理工大学实验室开启攻关，目标是研发一种能“顶风作业”的抑尘载体。在搭建的相位多普勒粒子分析技术（PDPA）雾群多特性实验平台上，他与团队反复调整抑尘发泡材料配比、优化风水双级射流结构，通过压力表、流量计精准控制参数，最终捕捉到关键数据：生成的20-40μm“云泡”，能在6.8m/s强风下稳定包裹尘源，润湿性较传统喷雾提升3倍，尘源减尘效率从30%跃升至75%。“每一组数据都要经过上百次测试，比如云泡的消泡时间，必须控制在3分钟内，避免污染巷道。”何涛回忆。
图一：何涛在实验室进行测试
井下打磨：让设备适配“狭窄巷道”
实验室成果落地，还需过“井下实战”关。2024年12月，山西屯兰矿井下，团队成员郝孟奇与何涛蹲在掘进机旁，调试高能射流发泡抑尘装置的发泡水管。“巷道宽仅4.5米，传统除尘风机根本放不下。”何涛一边根据现场风流调整水压，一边记录数据——最终研发的湿式离心旋流收尘单元，长度压缩至2米内，重量减轻至1100kg，却能通过超重力场实现85%的收尘效率。此前2024年5月，团队还根据掘进工人反馈，优化风机风力调节结构，让操作难度降低40%；7月，项目负责人与何涛专程赴太原晋特风机厂，敲定风机零件的材质标准与交货周期，确保核心部件供应稳定。
图二：何涛在山西屯兰矿井下调试高能射流发泡抑尘装置
终端拦截：丝弦水膜织就“防尘网”
粉尘的“最后一道防线”，由丝弦水膜动态滤尘装置筑牢。2023年11月，团队成员郝瑞阳在实验室专注于丝弦模块组装，0.25-0.35mm的不锈钢丝弦按0.75mm间距斜向缠绕，形成孔隙率92%的弦栅结构——这种设计能让雾滴在丝弦表面形成动态水膜，通过“拦截-吸附-自清洁”机制，实现94%的除尘效率，耗水量仅为传统水幕的15%。2024年12月，该装置在山西焦煤屯兰矿试用时，原本“伸手不见五指”的巷道，断面覆盖率瞬间提升至92%，粉尘逃逸率近乎为零。
图三：团队在山西焦煤屯兰矿试用丝弦水膜动态滤尘装置
从山西到全国：年省9000吨水的“绿色答卷”
2025年成为“净尘矩阵”的落地突破年。1月，潞安化工集团新元煤矿实测显示，粉尘浓度稳定在4mg/m³以下，团队成员何涛带队完成项目验收，矿方评价“设备运行半年无故障，维护频次从每月10次降至每半年1次”；6月，任欣荣与何涛赴陕西延长石油集团魏强煤业，结合前期3305胶辅顺槽工作面的粉尘特性调研数据，完成项目验收，为技术西进奠定基础。
图四：团队在潞安化工集团新元公司验收 “净尘矩阵” 项目
如今，团队成立的山西欣延科技有限公司，已与山西焦煤、潞安化工、淮北矿业等10余家煤企签约，金额达565万元。单套“净尘矩阵”设备年节电超2万度、节水近9000吨，预计未来三年带动产业链就业超500人。“下一步我们要建自主生产线，年产能达30套，还要把技术推向隧道工程、非煤矿山。”任欣荣透露，目前团队已与塔吉克斯坦冶金学院达成合作，计划2026年将设备推向“一带一路”沿线矿区，让中国除尘技术守护全球矿工健康。
（作者：何涛 黄诗媛 张鼎崴 郝瑞阳 ）
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