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作者：闫晶晶;李怡芳;李俊鹏;裴振宇;刘红威;
单位：山西工学院能源工程学院;太原理工大学安全与应急管理工程学院;山西工学院经济与管理学院;
摘要：煤尘消光特性研究对于矿井粉尘灾害防治、提高智能化视频监控质量具有重要意义。为研究不同粒径煤尘消光作用对光传输衰减的影响规律，基于多粒径分散煤尘散射吸收模型，采用试验与仿真模拟相结合的方法，系统分析了煤尘粒径分布对其散射吸收特性的作用机制，并进一步探讨了分散煤尘光强衰减比和透过率的分布规律。研究结果显示：随着煤尘粒径分布均匀性指数的降低，各效率因子峰值逐渐减小且对应的粒径增大，不对称因子和反照率呈现先快速增加后趋于稳定的趋势；当煤尘粒径减小时，颗粒数目显著增加，光线穿透率随之降低，光强衰减比呈现先增大后减小的“锯齿状”波动变化规律；随着煤尘颗粒数的增多，沿程分散煤尘叠加阻碍效应明显增强，环境浑浊度提高，光强衰减比与颗粒数之间表现出良好的线性对应关系。此外，光线在小粒径煤尘作用下发生多次散射吸收，导致光束偏移程度加剧，光传输受阻效应增强，而后向散射光线显著增多，透过率逐渐下降。研究表明，煤尘颗粒的随机分布状态对光线传输具有不确定性影响，在相同空间分布范围内，分散煤尘颗粒数决定了光束传输透过率，而粒径则直接影响消光程度。通过理论推导发现，多粒径分散煤尘对光强衰减规律与其环境分散状态密切相关，其耦合作用机制由粒径和颗粒数共同决定，这一研究成果对保障煤矿井下作业安全、提高监控系统图像质量以及优化照明系统具有重要的实际意义。
关键词：安全工程;;煤尘;;光传输衰减;;散射吸收;;消光效应;;透过率
基金资助：山西省基础研究计划青年项目(202403021212128);; 山西省高等学校科技创新项目(2023L424);; 山西工学院科研启动项目(022011)
