煤矿综采工作面粉尘分布及运移规律研究

煤矿综采工作面产尘强度大,是煤矿职业病危害的重大隐患。为了研究综采工作面粉尘的分布规律,降低工作面粉尘浓度,改善工作面劳动环境,文中采用了理论分析和现场实测相结合的方法,分析了综采工作面的产尘特点及影响因素,对董家河煤矿22518综采工作面进行了粉尘浓度的现场实测,分析不同工序及不同地点粉尘浓度的分布及运移规律,结果表明:采煤机割煤是工作面最主要的尘源,移架居第二;割煤、移架时产生粉尘的运动趋势基本相同,先迅速增大,达到最大值后再迅速减小,最后达到稳定;采煤机割煤时下风向10~50 m空间的粉尘浓度最大,需要重点防治。实验测得的数据及得出的结论可为综采工作面制定防尘技术措施提供依据。     

综采工作面割煤时粉尘运移变化规律的数值研究

综采工作面是煤矿粉尘的重要来源之一.为了有效治理综采工作面粉尘,采用数值模拟的方法,对粉尘在工作面的运动变化规律进行研究.结果表明:在相同粒径下的粉尘颗粒,通风风速越大,粉尘颗粒的通风降尘率越低;并提出了综采工作面产尘点后方形成粉尘快速扩散带、呼尘弥漫带、稳定悬浮带等3个粉尘运移带,其中粉尘快速扩散带作为粉尘源头,是综采工作面粉尘治理的关键区域.     

普采工作面呼吸性粉尘浓度分布的数学模型

普采工作面是煤矿主要尘源之一,而采煤机滚筒割煤是普采工作面粉尘的主要来源.将采煤机滚筒简化成沿高度方向的连续集中线源,依据扩散理论,建立滚筒割煤时呼吸性粉尘扩散的数学模型.结合工作面物理模型,得出工作面呼吸性粉尘浓度分布的表达式.通过计算实例,分析了普采工作面呼吸性粉尘浓度分布规律及其影响因素.     

梁北矿大采高松软突出煤层工作面综合防尘技术

分析了梁北矿11081工作面粉尘分布特点,通过理论分析和现场测试,定性给出了大采高松软突出煤层综采工作面的产尘特点和扩散规律,分析了煤壁垮落产尘特点和采煤机割煤产尘中粉尘分布特征。提出综采工作面三维"立体"控尘、防尘技术,即含尘气流控制技术、采煤机高压外喷雾降尘技术和采煤机尘源跟踪降尘技术相结合的综合防尘技术。在原有降尘措施基础上降尘效率提高了82.2%,使得工作面工作环境得到了很大的改善。     

凉水井矿综采工作面粉尘运移规律数值仿真

为研究凉水井矿42112综采工作面粉尘运移规律,基于Fluent数值仿真软件,选用标准k-epsilon湍流模型以及DPM计算模型建立了气-固两相流的粉尘运移数学和物理模型。用数值仿真及现场实测的方法研究了凉水井矿综采工作面风流运动情况,以及在移架和割煤时粉尘的运移规律和悬浮时间。研究表明:风流沿工作面在速度上表现出"小-大-小"的规律,速率和湍流强度在采煤机附近达到最大,在人行道空间有一定的低值区域。移架产生的粉尘一部分随风流运动,另一部分因粒径不同沉降到巷道底板不同位置。采煤机割煤产生的大粒径粉尘在重力作用下逐渐沉降,小粒径粉尘随气流继续运动,粉尘浓度最大处为前后滚筒附近及后滚筒下风向10 m左右靠近煤壁一侧区域,但扩散性不大,随着粉尘团向后移动,影响范围不断扩大,直至向整个工作面弥散。综采工作面粉尘在距底板1 m处粉尘浓度最高且分布范围最广,在巷道上部空间,直径大于100μm的粉尘粒子迅速沉降,而随着粒径减小,粉尘悬浮时间也逐渐延长。本研究可为综采工作面除尘、抑尘提供参考。     

薄煤层炮采工作面粉尘运动规律的数值模拟

以临沂矿区田庄煤矿N2601薄煤层炮采工作面为研究背景,运用Fluent软件,通过气固两相流数值模拟方法对工作面各产尘工序粉尘运移规律进行研究。结果表明:人工攉煤和打眼产生粉尘多数向人行道扩散,而爆破落煤产生粉尘多数随风流沿煤壁运动,少数粉尘向人行道一侧扩散。研究结果可以为现场炮采工作面防尘技术措施提供理论指导。     

综采割煤粉尘运移影响因素的数值模拟

为解决综采割煤粉尘质量浓度高的问题,获取粉尘控制的合理参数,改善作业环境,以邢东矿2225工作面为研究背景,依据气固两相流理论,运用Fluent软件对综采工作面割煤粉尘运动规律进行数值模拟,并与现场实测的粉尘质量浓度分布情况进行对比分析,模拟结果与实际数据基本一致.研究结果表明:工作面风速、采煤机滚筒转速、溜子速度以及壁面条件是影响综采工作面粉尘质量浓度分布的几个重要因素.当工作面平均风速在1.4m·s-1,滚筒转速不超过2.5rad·s-1,溜子速度不超过1.5m·s-1,防降尘效果最佳.同时洒水保持煤壁湿润也起到一定的捕尘作用.     

采煤机截割粉尘扩散运移规律的试验研究

采煤机割煤滚筒旋转形成涡旋风流是导致割煤截割粉尘扩散运移的直接原因.通过对成庄煤矿某综放工作面采煤机割煤滚筒受限空间截割粉尘现场实测,分析研究截割粉尘在不同条件下扩散运移的基本规律,得出无论是顺风割煤还是逆风割煤,涡旋风流场对截割粉尘的作用主要发生在割煤滚筒靠近采煤机机身侧的下1/4圆周区域,并使该区域顺风割煤时截割呼吸性粉尘质量浓度达到95 mg/m~3,逆风割煤时呼吸性粉尘质量浓度达到110mg/m~3,远远高于国家有关标准和要求.     

基于FLUENT的大倾角综放面通风降尘系统

针对大倾角综放工作面倾角大、风流运动多变导致通风系统复杂、最优排尘风速难确定等问题,基于气固两相流动理论,建立大倾角综放工作面仿真模型.通过FLUENT软件进行数值模拟,研究了不同通风方式下综放工作面风流运动规律和粉尘分布、上行通风与下行通风的降尘机理及大倾角综放工作面的最优排尘风速.结果表明:上行通风时,人行道空间的沿程粉尘质量浓度为1200~1600mg/m3;下行通风时,人行道空间的沿程粉尘质量浓度为460~600mg/m3.下行通风方式更加适用于大倾角综放工作面.最优排尘风速为25~28m/s,入口风速不宜超过30m/s.对比工作面现场实测粉尘质量浓度与数值模拟分析可知,二者结果较为一致,验证了数值模拟结果的可靠性与准确性.研究结果可为大倾角综放工作面采取有针对性的防尘措施提供理论指导.     

用空气幕阻止粉尘向采煤机司机工作区扩散的模拟实验研究

利用相似模拟实验方法 ,对综采工作面采煤机工作时粉尘在工作面中的扩散规律进行了考察 ;发现粉尘向工作面下风侧扩散时 ,其扩散角受工作面的风速影响很大 ,工作面风速越小 ,粉尘的扩散角越大 ;同时 ,在实验室制作了 4种喷口宽度不同的实验空气幕 ,利用这些空气幕 ,在给定不同的喷口风速条件下 ,对采煤机上隔尘空气幕的隔尘效率与空气幕的设计参数之间的关系进行了探讨 ,得出了空气幕的最佳喷口风速、喷口宽度 其结论对现场试验用空气幕的设计、制作具有一定参考价值 图 4,表 1 ,参 5     

综采工作面防突打钻粉尘运移规律的数值模拟

为了获取有效的防突打钻降尘措施,运用气固两相流理论,建立综采工作面防突打钻粉尘运动数学模型。采用计算流体力学的F1uent软件．对平煤八矿戊910-12140采面防突打钻粉尘运移规律进行数值模拟。通过对比分析,模拟结果与实测数据基本一致。研究结果表明：单孔及多孔打钻时,粉尘浓度均以钻孔所在高度为中心向上下两侧逐步降低,在风流方向上先逐步递增,到达一定距离后趋于稳定;排孔打钻时粉尘浓度在综采工作面内一直处于递增状态,高位钻孔较之低位钻孔递增速率要高。钻孔间距越小,各钻孔逸散粉尘耦合作用越强,粉尘浓度叠加效果越强．所产生的粉尘浓度最大值越高。     

综采工作面粉尘运动规律的数值模拟

运用气固两相流动理论,建立粉尘运动的数学模型. 根据综采工作面的具体特点和实测数据,采用计算流体力学的FLUENT软件,对工作面的粉尘运动规律进行数值模拟. 模拟结果显示,粉尘产生后多数随风流在煤壁一侧运动,少数粉尘随机扩散. 综采工作面的除尘重点应该放在采煤机下风向10m以内的煤壁一侧;预湿煤壁对降低工作面粉尘浓度也有很大作用.     

采煤工作面硫化氢涌出运移规律研究

为了解硫化氢在采煤工作面的运移规律,采用数值模拟方法,构建采煤工作面硫化氢运移扩散数学模型,分析从滚筒周围涌出的硫化氢流场。结合现场数据,研究表明:从滚筒周围涌出的H_2S在下风流随着巷道长度的增加而逐渐减小。忽略硫化氢受其他因素引起的二次扰动,在采煤机下风流沿程垂直煤壁的断面上,硫化氢浓度的分布规律为距煤壁距离的增加而逐渐减小;随距底板距离的增加逐渐减小。涌出的硫化氢易积聚在滚筒下风流0～2 m处。逆风割顶煤时从滚筒周围涌出的硫化氢有扩散到采煤机司机位置的趋势。     

高溜井卸矿气流诱导粉尘污染研究

为掌握金属矿山高溜井卸矿风流及粉尘的时空变化规律,采用相似原理推导出了高溜井卸矿气流及粉尘的相似准则数,以相似准则数为基础建立了溜井相似实验模型,并通过相似实验及数值模拟对不同卸矿流量、不同矿石粒径及不同卸矿高度下溜井内气流变化、粉尘运移规律进行研究.研究结果表明:溜井第一中段卸矿时,第一、二中段井口压差为负,第三、四中段压差为正;三、四中段有粉尘被卸矿气流带出,为溜井主要产尘点;随卸矿流量的增加,产尘点的风速及粉尘浓度呈现出先增加后减少的规律,卸矿流量为1.0 kg/s时风速及产尘量最大;卸矿流量不变时,产尘点的风速与矿石粒径呈反比,粉尘浓度与矿石粒径为幂函数关系,指数最大值为-0.63;卸矿流量及矿石粒径不变时,卸矿高度越大产尘点的风速及粉尘浓度越大.     

智能综采机组控制目标及采煤机割煤高度控制方法

煤矿智能化是煤炭安全高效生产的发展方向,综采智能化是煤矿智能化的关键环节,但智能综采机组的控制目标目前并不明晰,这严重制约了智能综采的发展。在系统分析综采工作面采煤机、液压支架和刮板输送机这3个主要设备之间的空间动态联接特性基础上,通过分析采煤机滚筒割煤高度变化规律,揭示了采煤工艺过程中工作面顶底板不平自行加剧机理,提出了采煤机滚筒割煤高度误差估算方法;结合综采工艺过程调查和经验,明确提出综采机组控制基本目标是保证工作面工程质量,构建综采机组控制关键指标,指出煤岩界面并不是控制采煤机滚筒割煤高度的基本目标,建立一种以“顶底板平”为目标的采煤机割煤高度控制的非线性规划模型,为综采面采煤机自适应割煤控制提供了一种方法,为智能综采机组控制明确了目标。     

综掘面粉尘运移规律模拟及实测对比

为深入研究综掘面粉尘运移规律,根据气固相两相流理论,采用离散相模型对综掘工作面粉尘运移规律进行了数值模拟.得出粉尘质量浓度分布存在3个区域:射流区、回流区及涡流区,粉尘质量浓度从掘进面到巷道出口沿程上总体上先快速下降,然后缓慢下降,最终趋于稳定,在掘进机前出现质量浓度峰值.通过分析掘进机对风流流场及粉尘质量浓度分布的影响,得出了掘进机影响下的粉尘分布规律;通过现场实测与模拟结果的对比分析,验证了数值模拟的可靠性,得出了压入式通风风流作用下的粉尘运移规律,为综掘巷道安全、可靠、有效的粉尘防控技术的研究和粉尘质量浓度的降低提供了科学依据.     

山西某矿工作面回采期间粉尘分布规律的研究

为了研究工作面回采期间粉尘的分布规律,在山西某煤矿X1324工作面回采期间测定了呼吸性粉尘、全尘和其他粒径粉尘的浓度。得出如下分布规律:进风巷各类粉尘浓度在30 mg/m3左右;粉尘浓度在采煤机组下风侧5 m处达到最大值,其中呼吸性粉尘浓度最大值453.7 mg/m3,粉尘全尘浓度最大值550.09 mg/m3,其余粒径粉尘浓度最大值在550~600 mg/m3之间;回风巷处各类粉尘浓度明显降低,但比进风巷粉尘浓度高,辅回风巷粉尘浓度先增加后减小,在距离工作面330m处浓度达到极值,在此之后逐渐降低。主回风巷中分成浓度在很小范围内波动。     

煤矿井下粉尘浓度与粉尘粒度测定分析

利用粉尘采样器检测井下综采工作面和掘进工作面的全尘、呼吸性粉尘质量浓度,同时采集井下累积粉尘利用激光粒度分布仪对其粒径大小进行分析。研究发现,工作面粉尘质量浓度分布规律与粉尘粒径分布规律有密切联系,其中综采工作面粉尘质量浓度分布规律与粉尘粒径分布规律一致,粉尘质量浓度高的地点其粉尘粒径大;掘进工作面由于粉尘流动范围小,粉尘质量浓度分布规律和粉尘粒径分布规律差异很大。建议将粉尘粒径检测加入到粉尘监测管理中,将粉尘质量浓度分布与粉尘粒度分布结合来制定相应的粉尘治理措施。     

羊场湾煤矿综采工作面风速场模拟分析

研究采煤工作面风速分布情况,分析风速对CO积聚和煤尘漂移的影响,对综采工作面CO、煤尘防治有重要的意义。以神华宁煤集团羊场湾煤矿130202综采工作面为研究背景,采用Solid Works软件对综采工作面进行了建模,并用flow simulation模块对工作面风速场进行了模拟。模拟结果显示,在综采面回风口综采支架靠近采空区0.5米范围的风速低于0.5 m/s,靠近采空区0.5~1 m范围内风速低于1.5 m/s,局部处于涡流状态,这种涡流使采空区涌出的CO难以进入到主风流中,从而使高浓度CO在上隅角附近循环运动而聚集在涡流区中,形成了上隅角的CO超限。在采煤机端面处横向移动风速最大达到0.35 m/s,风流带动煤尘向综采支架方向漂移,距采煤机前端面距离越远,横向风速越小,对煤尘横向漂移影响也越小。     

综采工作面粉尘运动规律数值模拟及应用

为获取综采工作面喷雾降尘设计的合理参数,依据气固两相流理论,以综采工作面割煤过程中产生的粉尘运动为研究对象,建立了粉尘在矿井运动的数学模型;以峰峰集团新三矿2308综采工作面为例,利用fluent对综采工作面粉尘运动进行数值模拟,并与矿井的实际粉尘质量分数分布情况进行了比较、分析,并设计出适合该矿使用的喷雾降尘装置,工业试验结果表明:该新型气水喷雾装置除了能够除去较大粒径的粉尘外,对于呼吸性粉尘也有较好的除尘率,该成果可以在相似采煤方法下加以推广应用,对矿井的安全生产具有积极的参考价值和指导作用。