矿山开采过程中产生大量的粉尘，高浓度粉尘危害工人健康，容易诱发尘肺病。矿山主要产尘场所包括于1907年首次投入到正常的使用中，因其施工速度快、工序简单等优点，被大范围的应用于桥梁、隧道、涵洞以及井巷等众多施工领域。

  根据喷浆物料加水时间的不同及泵送工艺区别，混凝土喷浆从工艺上可分为干式喷浆潮式喷浆湿式喷浆。干喷粉尘浓度最大、湿喷粉尘浓度最小，粉尘浓度居中。传统的干式喷浆工艺粉尘浓度大（可达到500 mg/m以上），施工全套工艺流程中严重污染巷道环境。鉴于湿式喷浆工艺低粉尘、低回弹等技术优点，如今欧美发达国家逐渐将湿喷作业看作是最合理、最环保、最主要的混凝土喷射作业方式，湿喷技术应用已占据隧道喷射混凝土作业的主导地位。

  “健康中国2030”规划纲要》提出了加强对高危粉尘、高毒物品等职业病危害进行源头治理的要求，在“碳中和”“新能源替代”等背景下，积极研究喷浆粉尘控制技术显得很重要。喷浆粉尘的主要成分是水泥尘，水泥尘在空气中极易扩散、有腐蚀性，长期接触会对皮肤、眼睛导致非常严重危害，更有甚者会使从业人员患上水泥尘肺病。目前有关粉尘控制的技术大多基于湿式除尘的改进创新而来，物理方法大多分布在于提高喷雾技术的降尘性能，包括气水喷雾降尘、磁化水等。虽然各类粉尘操控方法很多，但针对喷浆作业所设计的设备及防尘措施很少。

  虽然近年来我国在喷浆粉尘控制方面取得了一些成果，但与其他领域相比，喷浆粉尘控制在工程应用上仍处于发展阶段，有一些问题尚未得到一定效果解决。比如：设备不足以满足喷浆作业对粉尘浓度的要求，湿式装备体积大、价格高、难清理等问题尚未得到一定效果解决，智能化精准控尘装备研发仍处于起步阶段等。

  在此背景下，山东科技大学刘国明团队立足喷浆粉尘控制领域的研究现状与问题的分析需求，充分梳理了近50 a业内相关经典成果，以“喷浆粉尘控制”相关文献为研究对象，绘制了喷浆粉尘控制知识图谱，梳理了研究脉络及技术特征，凝练了目前行业的共性难点，并结合团队研究积累指出了后续发展方向

  我国喷射混凝土粉尘控制研究起步相对较晚但发展迅猛，大致经历了4个阶段：1970年代萌芽探索（设备突破应用）、80年代成长发展（湿喷工艺推广）、21世纪初成熟增长（政策护航+设备优化）、2018年后疫情低谷。

  技术迭代成效显著。从干喷（粉尘浓度＞500 mg/m）到湿喷（粉尘浓度≤10 mg/m），我国形成了具有特色的湿式喷射粉尘控制路径，解决了干喷高尘、湿喷堵管等难点，多数喷浆作业已采用湿喷工艺。

  ii研究实力全球领先。中英文核心作者/机构高度重叠，以山东科技大学为核心的科研团队主导该领域研究，该团队揭示了喷浆多源头阵发性粉尘发生机制，研发了集“搅拌—泵送—喷射”于一体的湿喷装备。

  iii研究热点多元延伸。聚焦设备优化、新材料应用、数值模拟、粉尘运移规律等，初步形成了“机理研究—装备研发—工程应用”的研发与应用体系。

  喷浆产尘方面，无论何种喷浆工艺（干喷、和湿喷），都存在喷浆粉尘成分复杂的问题，既有水泥尘、砂尘，还有石子尘等，并且涉及水泥的水化反应，增加了粉尘控制难度。此外，喷浆尘源多，物料运输、卸料、上料、搅拌、喷射等环节均会产生粉尘。不同工序下的各尘源产尘机理仍不明晰。

  喷浆降尘方面，现有的喷浆降尘主要是通过湿（潮）式搅拌方式从根源上实现抑尘，降尘手段单一，效果往往不理想。作业中加水量多时混凝土难以成型，喷涂厚度不足、结构松散；加水量少时粉尘成团仅表面颗粒润湿，但内部任旧存在干粉尘，粉尘团在管道输送中易引起堵管，在喷射过程中会由于压力和风流的作用破裂形成逸散粉尘。如何根据各工况喷射物料的细微差别科学确定加水量以实现有效降尘亟待研究。此外，喷浆粉尘在“湿式搅拌—管道输送—喷射”等多工序作用下的“凝并”降尘机理研究也有待深入。

  湿喷本身就是一种有效的湿式控尘技术，传统喷浆主要是依靠人工作业，各环节独立控制，虽然已有团队研制出了喷浆一体机，但能够集搅拌、泵送、喷浆、风压于一体的智能控制管理系统目前尚不成熟，湿喷机都会存在占用人工多、劳动强度大、操作工艺复杂、混凝土喷射不均、喷层质量不一、粉尘浓度大等问题。同时喷浆作业控制精度不高，难以实现对喷涂厚度和结构的精确控制，在复杂几何形状作业面上的应用尚不完善。国内目前应用较多的喷浆机械手仍需人工操控或远程遥控进行作业、自动化程度低。开发低尘化乃至无尘化智能一体湿喷技术是一项艰巨的挑战。

  随着矿山机械化掘进速度的提高，湿式喷浆装备必须克服体积大、难以移动、操作复杂的问题。传统湿式装备体积大、价格高、喷射中易堵管，喷射后难清理，缺少熟练的操作人员，推广难度大。尽管湿喷因其粉尘浓度小、回弹率低、可实现长距离输送等优点被看作最合理的喷射混凝土作业方式，但在地下巷道、隧道掘进等密闭空间或复杂地形中，由于目前湿喷机体积普遍偏大，人员在狭窄拥挤的空间内难以接近并操纵设备，使得湿式喷浆应用场景受限。湿喷机前期投入和维护成本比较高，湿喷技术方面的要求喷射前准备好新拌混凝土，涉及混凝土搅拌站建立、喷射过程中堵管以及喷射后管道清等一系列难题，增加了湿喷法应用难度，在很大程度上制约了湿喷混凝土的推广应用。

  在目前以人工喷浆为主的现场施工情况下，基于湿式控尘的喷浆技术对物料配比要求严格，不合理的配比会造成管道堵塞及降低喷层结果质量。此外，工人操作水平在很大程度上决定了喷浆作业效率和粉尘浓度。在工人层面，存在两方面明显问题：一是操作人员的专业能力不够，对喷浆理论知识掌握不扎实、操作不熟练，难以按要求严控物料配比及操作步骤；二是工人对粉尘危害的认识普遍不足，未能正确使用个人防护装备，导致粉尘持续危害其健康。在管理人员层面，问题同样明显：企业相关负责人对喷浆作业的职业安全健康重视程度有待逐步提升，安全卫生责任意识有待增强。持续培养、提升员工对粉尘危害的认知能力，是减少喷浆作业中水泥尘危害见效最快的方法。喷浆工人操作水平和矿山安全管理上的水准协同提升是矿山喷浆粉尘控制面临的另一项挑战。

  目前业内学者多聚焦于综采综掘领域的粉尘防控研究，对喷射混凝土粉尘控制的关注度不足。加之该领域研究涉及材料学、流变学、流体力学等多学科，需跨学科学者协同攻关并将成果创造性转化应用，因此成熟的理论研究团队较少。现阶段，从事该领域理论研究的学者多来自高校，科研院所则侧重于喷浆机控尘装置研发及现场应用，导致理论与实践的结合较为薄弱。这也使得当前喷浆粉尘控制领域存在理论研究与现场实践衔接不紧密的问题，“产—学—研—用”的良好闭环尚未形成。尽管相关学者专业储备深厚，但科研力量与专业人才仍相对独立、协同性不足，科研成果转化周期较长，喷浆设备改进多依赖试验反馈，“产—学—研”融合有待深入，跨区域、跨领域交叉协作也有待加强。

  深化喷浆粉尘产尘与降尘机理研究，针对性研发抑尘方案。采用试验分析、数值模拟与现场测试相结合的方式，对喷浆作业各环节（物料运输、搅拌、喷射等）尘源开展理化特性分析，通过接触角试验、X 射线衍射等手段明确粉尘粒径分布、成分等特性，厘清不同工序的产尘机理。重点研究“湿式搅拌—管道输送—喷射”全流程粉尘“凝并”规律，结合数值模拟技术精准构建巷道模型，模拟粉尘扩散、沉降过程，明确射流结构与粉尘轨迹，为设备优化与抑尘剂研发（如适配多尘源的矿山专用抑尘剂）提供理论支撑。

  ii构建智能化喷浆粉尘精准控制体系。推动人工智能、机器视觉等技术与喷浆控尘技术相融合，通过传感器实时采集粉尘浓度、井下环境等数据，结合机器视觉技术对喷浆作业图像进行智能化分析，实现喷浆角度、风压等参数的自适应调整。同时，基于历史数据建模预测粉尘浓度变化趋势，挖掘影响控尘效果的重要的条件；将设备、传感器与相关智能算法程序整合至物联网平台，形成智慧系统，实现不同工程场景下的最优降尘工艺与喷射参数一键输出。此外，还需重点攻克机械臂轨迹规划、自主运动等核心技术难点，提升喷浆作业的智能化水平。

  iii研发便捷高效的小型化湿式喷浆装备。针对地下巷道等密闭空间应用需求，突破装备体积与移动性技术瓶颈，开发体积小、易操作的湿喷设备；聚焦堵管与清理难题，研制无堵管湿喷技术及自清洗装置，同时探索地面搅拌站集中供料模式，解决新拌混凝土制备难题，降低湿喷应用成本与操作难度。通过装备的小型化、低阻化改进，打破湿式喷浆应用场景限制，推动其大范围应用。

  iv提升喷浆作业规范性与人员综合素养。一方面强化操作培训，针对湿式控尘技术对物料配比的要求，开展专项技能培训，提升作业人员对喷浆理论的掌握度与操作熟练度；另一方面加强粉尘危害宣传，通过案例教学等方式增强作业人员的防护意识，确保个人防护装备的科学有效使用。同时，压实企业管理责任，推动企业增加职业安全健康投入，建立健全安全管理制度，通过“培训+考核+监管”的闭环管理，规范作业流程与人员行为。

  推动“产—学—研—用”深层次地融合与跨域协作。着力培育多学科融合的科研团队，鼓励高校、科研院所与企业组织协同攻关，明确高校理论研究与科研院所装备研发的分工与衔接，缩短科研成果转化周期。积极搭建跨区域、跨领域合作平台，促进国内外学者与技术人员的交流协作，推动理论研究与现场实践精准对接。同时，以实际应用需求为导向，将实验室成果在矿山等场景中积极开展试点验证，通过“实践反馈—理论优化—再实践”循环，持续完善喷浆粉尘控制理论与技术体系

  现任山东科技大学安全工程系副主任，山东省青年创新团队负责人。主要是做职业安全健康、智能喷浆技术、水泥基CO₂封存等领域研究。主持国家自然科学基金项目（2项）、山东省自然科学基金项目（2项）等多项纵横向项目；首位或通讯发表SCI论文50余篇（ESI高被引/热点6篇，中科院一区TOP18篇）；首位授权发明专利13项（成果转化3项）；制定行业/团体标准3项。获山东省科学技术发明二等奖、中国煤炭工业协会科技奖一等奖等多项奖励，担任《Materials》等多种SCI期刊客座编辑。

  以喷浆搅拌、泵送及喷射全流程工艺为研究载体，系统解析了搅拌区物料下落撞击的产尘机理及空气卷吸特性，明确了上料高度、井下风速、喷射距离、喷射角度等关键参数对喷浆粉尘扩散污染的调控规律。通过优化喷浆上料设备结构与落料工序参数，阐明了阵发性上料粉尘与喷射产尘的多源叠加、阵发溢散迭代特征，最终提出适配狭长喷浆巷道空间的高效控尘策略，为粉尘源头防控提供理论支撑。

  聚焦人体呼吸生理特征，系统探究稳态与非稳态两种呼吸模式下呼吸道内气流场的动态变化规律，揭示了呼吸强度、屏气时长、呼吸周期等关键参数对粉尘颗粒运移轨迹及沉积效率的调控机制。在此基础上，开展粉尘暴露生态毒理专项研究，通过构建涵盖不同粒径、浓度及种类的粉尘暴露体系，精准量化其对微生物细胞及植物生长的胁迫效应，为明晰粉尘生物危害机制提供数据支撑。

  针对稠密喷浆物料输送喷射瓶颈与复杂巷道材料需求，系统分析物料气泡特征、流变参数演化规律，揭示骨料管道运移路径及气泡时变机制，厘清喷射物料分布与匀质性调控方法；基于气垫缓冲效应阐明“减弹增粘”机理，明确物料硬化后动静载荷破坏特征。同时探究聚合物基喷浆材料在高温高湿下的性能演化与劣化路径，通过微胶囊自修复技术，明确不同条件下材料修复效率与性能恢复规律，为湿喷工艺优化及高性能材料研发提供支撑。

  以多孔水泥基材料的碳化反应及其微观结构演变为研究载体，系统解析了二氧化碳在水泥基材料中的扩散、吸附及化学反应机制，明确了二氧化碳浓度、孔隙结构、养护压力与温度等关键参数对碳化效率及封存能力的调控规律。通过优化胶凝体系配比与养护工艺参数，阐明了多孔材料—混凝土孔隙体系等多通道的耦合协调性及固碳路径，提出适配工业固废掺混水泥基材料的高效封存方案，为“碳中和”目标下的二氧化碳资源化利用提供理论支撑，推动工业固废高值化与二氧化碳负排放技术融合发展。

  刘国明，侯明慧，程卫民，刘建国，陈连军.喷浆粉尘控制研究进展与展望——基于CiteSpace数据[J].金属矿山，2025（9）：1-13.

  《金属矿山》由中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司和中国金属学会主办，主编为中国工程院王运敏院士，现为北大中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊（中国科技核心期刊）、中国精品科技期刊（F5000顶尖学术论文来源期刊）、中国百强报刊、RCCSE中国核心学术期刊（A）、中国期刊方阵双百期刊、国家百种重点期刊、华东地区优秀期刊，被美国化学文摘（CA）、美国剑桥科学文摘（CSA）、波兰哥白尼索引（IC）、日本科学技术振兴机构数据库（JST）等世界著名数据库收录。主要刊登金属矿山采矿、矿物加工、机电与自动化、安全环保、矿山测量、地质勘探等领域具有重大学术价值或工程推广价值的研究成果，优先报道受到国家重大科研项目资助的高水平研究成果。根据科技部中国科技信息研究所发布的《2024中国科技期刊引证报告（核心版）》，《金属矿山》核心总被引频次位列26种矿业工程技术学科核心期刊第1位；根据中国知网发布的《中国学术期刊影响因子年报》（2024版），《金属矿山》学科影响力位居73种矿业期刊第9位。

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