實驗室里的“呼吸保衛戰”

科研名片

安徽理工大學粉塵防控與職業安全健康團隊：團隊依托學校安全科學與工程相關科研平臺，圍繞礦山粉塵防治、職業健康防護及煤塵爆炸災害防控等方向開展科研攻關，長期服務國家能源安全和智慧礦山建設需求。團隊堅持理論研究、實驗驗證、工程應用相結合，形成了較為完善的實驗研究體系。

安徽理工大學粉塵防控與職業安全健康團隊

“早期預警并不只是一個模型、一組指標，它關系到一名礦工的健康，也牽動著一個家庭。”安徽理工大學粉塵防控與職業安全健康團隊的林漢毅副教授回憶起一次礦區現場應用中的成功預警案例說，“實驗室中一組組數據只有真正轉化為保護勞動者健康的實際行動，才能體現出科研工作的價值。”

十余年來，該團隊始終圍繞呼吸性粉塵治理持續開展研究，今年7月，由安徽理工大學牽頭的“大型煤礦呼吸性粉塵治理與塵肺早期預警技術創新及工程推廣”項目從人民大會堂捧回國家科學技術進步獎二等獎。

榮譽的余溫尚未散去，盛夏淮南的校園里，團隊師生已轉身扎進實驗室。模擬巷道內粉塵采樣設備正在布置，風洞平臺旁傳感器標定有序推進，分析儀器前一組組樣品等待檢測。這個暑假，“呼吸保衛戰”從未停歇。

重構粉塵防控完整體系

長期以來，呼吸性粉塵治理一直是世界礦山安全領域的難題。我國煤礦開采強度和生產規模更大、井下作業環境更加復雜，對呼吸性粉塵精準治理和職業健康保障提出了更高要求。

“傳統粉塵治理更多關注‘總粉塵濃度’，而真正決定礦工職業健康風險的是能夠進入肺泡的呼吸性粉塵。”魯昆侖副教授介紹，團隊圍繞破解關鍵技術瓶頸，立足我國大型煤礦復雜開采條件，建立了從呼吸性粉塵精準采樣、連續在線監測、暴露風險評估、塵肺早期預警到工程治理的完整技術體系，實現了從“治理粉塵”向“精準防控呼吸性粉塵和主動預警職業健康風險”的轉變。

“過去，很多人認為噴霧降塵主要取決于噴水量和噴霧覆蓋范圍，只要水噴得足夠多，降塵效果就會更好。但我們在現場調研中發現，一些工作面雖然開啟了噴霧系統，呼吸性粉塵濃度仍然較高。”魯昆侖解釋道，這說明問題并不只是“噴多少水、水滴有多細”，而是霧滴是否能夠與呼吸性粉塵有效碰撞并實現捕集。

“最大的瓶頸是實驗室規律與井下實際工況之間的巨大差異。”林漢毅坦言。煤礦采掘空間受限，風流、產塵強度和設備位置不斷變化，傳統噴霧往往只追求擴大覆蓋范圍，卻忽視了霧滴與呼吸性粉塵能否有效接觸，現場常出現“水霧很大、呼塵仍高”的尷尬局面。

為此，團隊建立了氣—液—固三相耦合降塵實驗平臺，在模擬巷道中反復調節通風方式、風速條件和粉塵釋放參數，研究粉塵運移以及霧滴潤濕、凝并和沉降規律。

這一發現直接推動了現場降塵效率的躍升，掘進工作面呼吸性粉塵綜合除塵效率由不足80%提高到98%以上，綜采工作面由不足70%提高到95%以上。在陜煤紅柳林煤礦建成的“井下空氣質量革命”示范礦井中，作業區域呼吸性粉塵綜合除塵效率較原有技術提高25個百分點。

可靠數據背后的冷與熱

“早期研究中，不同礦區的檢測標準、記錄方式不一致，很多數據無法直接比較，模型結果也不穩定?！庇嫚母苯淌谟浀媚嵌巍皵祿嗵丁钡娜兆?。團隊與礦方職業健康管理人員、醫務人員反復核對，對數據進行重新分類和校正，逐步建立起較為完整的礦工粉塵暴露人群資料。

在模擬巷道試驗中，為保證數據可比性，實驗必須連續完成。一次，在進行最后一組工況測試時，部分數據出現異常。團隊沒有急于結束，而是重新檢查設備、校驗參數，一直忙到深夜，最終發現是發塵器線路接觸不良?！耙唤M可靠的數據背后往往需要反復驗證和耐心堅持?！庇嫚恼f。

“讓我印象最深的是最初呼吸性粉塵傳感器風洞標定試驗?！庇嗖w副教授回憶，初期測試重復性始終不達標。團隊逐項排查，連續多日校準調整，最終發現高濕度環境下粉塵顆粒吸濕增長是數據波動的主因。“控制溫濕度并優化方案后，數據穩定性顯著提升?！边@段經歷讓他深刻認識到，科研突破源于對異?，F象的持續追蹤和對關鍵細節的反復驗證。

如今，團隊研制的礦用振蕩天平個體呼塵連續監測儀能夠實時獲取礦工短時間暴露量和當日累積暴露量；塵肺早期風險快速預警儀可在3分鐘內完成風險評估，早期風險辨識準確率達到86.7%以上。成果應用后，兩淮礦區年均新增塵肺病例由2011-2013年的203例下降至2022-2024年的56例，降幅達72.4%。

“支撐我們堅持下去的動力其實很簡單，就是希望通過科研解決礦山安全生產中的實際問題，為一線礦工創造更加安全、健康的工作環境。” 余昌飛說，每一次下礦調研都會接觸到井下一線的作業人員，也更加深刻地認識到，科研成果體現在論文和獎項上固然重要，但能否真正服務現場、改善生產條件、以人為本、保障勞動者健康一直是研究過程中要思考的要點，“這也是團隊多年來始終堅持扎根工礦安全領域的重要原因。”

從“跟跑者”到“接棒人”

“每天早上先開簡短的工作討論會，明確當天任務；白天做模擬巷道試驗、采樣分析；晚上整理數據、閱讀文獻、規劃第二天方案?！?024級碩士研究生辛俠龍描述著暑期實驗室的日常節奏。有時一天都在處理一個“小問題”——某段支氣管網格質量差、某個截面速度分布與文獻差異較大，“科研節奏并不總是緊張熱烈，更多時候是安靜、重復和需要耐心?！?/p>

對于粉塵防控與職業安全健康團隊的師生而言，暑假并不意味著科研工作的暫停，反而是集中開展試驗、整理數據、攻克關鍵問題的重要階段。今年暑期，團隊將依托前期已從礦井現場采集獲得的煤巖混合粉塵樣品，重點開展不同抑塵劑作用下煤巖混合粉塵潤濕性差異研究。

“剛進團隊時，我覺得把實驗做完、軟件學會就算完成任務。”2022級博士研究生周于說，真正參與研究后，才明白高水平科研更重要的是提出問題、驗證問題，并對每個結論負責?！澳Ｐ徒Y構極其復雜，任何預處理不當都可能導致計算不穩定。”對國外學者的實驗結果進行數值驗證時，他反復核對參數、調整模型，靠文獻核對、與師兄討論、分階段驗證，最終完成復現。

“青年科研力量最大的優勢是思維活躍、敢于嘗試?！编嶐┨旄苯淌谡f，當前人工智能、大數據正賦能傳統產業，青年科研人員既要肯坐冷板凳，也要將先進方法與傳統行業融合，讓更多成果走出實驗室、走向生產現場。

“我的科研初心是希望通過科技手段改善礦工作業環境，減少粉塵對勞動者健康的傷害?！编嶐┨煺f，安徽是重要能源基地，高校貼近產業、熟悉現場，有責任與企業、醫療機構協同創新，把論文、專利和儀器轉化為礦井能用、企業愿用、職工受益的成果。服務實體經濟不是科研的附加任務，而是工科高校的重要使命；衡量成果的價值，不僅要看學術水平，更要看能否解決產業難題、改善勞動者條件，“只有把科研方向融入國家能源安全、健康中國和安徽產業發展需求，安徽高校的科技創新力量才能真正體現應有的責任與價值。”

排查光學儀器故障

深入一線發現實際生產難題

科創心語

習近平總書記在國家科學技術獎勵大會、兩院院士大會、中國科協第十一次全國代表大會上強調，“‘十五五’時期是科技強國建設的關鍵攻堅期。必須抓住歷史機遇，迎接時代挑戰，加快推進高水平科技自立自強，扎扎實實以科技創新支撐和引領中國式現代化”。習近平總書記的重要講話為新時代科技創新指明了方向，也進一步堅定了我們服務國家重大戰略需求的信心。

作為高?？蒲泄ぷ髡?，我們深知，礦山粉塵防控不僅關系煤礦安全生產，更關系廣大勞動者的職業健康。團隊將始終堅持“四個面向”，聚焦礦山粉塵運移機理、精準監測、職業暴露評價與災害防控等關鍵科學問題，持續提升原始創新能力，加強實驗研究與工程應用深度融合，推動科研成果更好服務行業發展。

未來，我們將以更加嚴謹的科研態度和更加開放的創新思維，加強青年科技人才培養，深化多學科交叉協同創新，把實驗室里的科研成果不斷轉化為保障礦山安全生產和勞動者職業健康的實際成效，為建設科技強國、平安中國貢獻高?？蒲袌F隊的智慧和力量。

□安徽理工大學粉塵防控與職業安全健康團隊

（□記者 沈思佳）