喷雾降尘技术在井下粉尘防治方面应用广泛,其中传统喷雾降尘采用内混式空气雾化喷嘴和X旋流型压力喷嘴,所喷出的水雾雾滴粒径大、速度慢,对于大颗粒粉尘具有较好的沉降效果,但对粒径微小的呼吸性粉尘捕集效率不佳。本团队研制的超音速虹吸式空气雾化喷嘴喷出的水雾雾滴粒径小、速度快,对各类粉尘具有较强的捕捉能力,是新型高效的雾化降尘技术,但有关该技术的雾滴场分布研究等仍需深入。本文重点针对超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化机理、雾滴粒径、雾滴速度及其降尘效率进行实验研究,在此基础上,确定了掘进工作面除尘实施方案并进行了应用。首先,对雾化机理展开研究,采用流体力学线性不稳定理论分析雾化机理,分析了超音速虹吸式空气雾化喷嘴、内混式空气雾化喷嘴和X旋流型压力喷嘴不同结构和雾化方式,从理论上明确了超音速虹吸式空气雾化喷嘴的雾化方式具有雾滴粒径小、速度快等优势。以喷雾降尘理论为基础,对雾滴捕尘机理展开研究,证实雾滴粒径和雾滴速度是影响捕尘效果的重要因素。其次,对超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化特性进行实验研究。搭建喷嘴雾化特性实验系统,使用激光粒度仪测量雾滴粒径,使用三维粒子图像测速仪测量雾滴速度。得知:（1）雾滴粒径实验研究了不同因素对雾化性能的影响及对比不同类型喷嘴的雾化特性。结果表明:与喷嘴出口距离不同的雾滴,随着距离的增加其破碎后碰撞聚合作用由强到弱,30cm内雾滴粒径增长速率明显,30cm外雾滴粒径增长速率较缓;随着供气压力增加,超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾滴粒径逐渐减小,在实测距离内SMD（平均粒径）最小为20.48μm;不同供气压力下,与喷嘴出口距离不同的雾滴,随着距离的增加其粒径增长趋势基本一致;有效射程内供气压力为0.1～0.5MPa时,SMD仅为20.48～29.15μm。对比实验中,超音速虹吸式空气雾化喷嘴比内混式空气雾化喷嘴和X旋流型压力喷嘴SMD小53.5%～74%。（2）雾滴速度研究了在距离喷嘴出口30～60cm和60～90cm区域内不同供气压力对雾场中雾滴速度的影响。结果表明:在距离喷嘴出口30～60cm区域内,供气压力越大,雾场中整体雾滴速度越快,雾滴轴向速度衰减程度越小,随着供气压力的增加,衰减率由30.49%减弱至12.88%;在距离喷嘴出口60～90cm区域内,供气压力越大,雾场中整体雾滴速度越快,雾滴轴向速度衰减程度越大,随着供气压力的增加,衰减率由14.95%增加至29.47%。研究分析得知,雾滴速度衰减程度主要与其自身速度和雾场雾滴浓度有关。通过超音速虹吸式空气雾化喷嘴在不同供水压力时分别对煤粉、岩粉的全尘与呼尘进行喷雾降尘实验得知,在供气压力0.1～0.5MPa时,对煤粉全尘的除尘效率为75.67%～91.46%,对煤粉呼尘的除尘效率为73.82%～90.77%;对岩粉全尘的除尘效率为75.41%～91.15%,对岩粉呼尘的除尘效率为72.8%～89.64%。最后,对韩家洼煤矿综掘工作面现场粉尘污染情况分析后设计了超音速虹吸喷雾除尘系统,对安装的综掘机截割头全覆盖喷雾和防尘净化雾幕降尘效果进行考察。在掘进端头距离10 m处的全尘和呼尘降尘效率达90.05%和87.33%,比原有降尘措施对全尘和呼尘的降尘效率分别提高55.84%和63.82%。在掘进端头距离20～50m处的全尘和呼尘降尘效率均达到96%和92%以上,比原有外喷雾的全尘和呼尘降尘效率提升了73.62%～86.89%和72.13%～80.95%。