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。     

综放工作面粉尘运动的数值模拟及试验研究

运用气固两相流动理论建立了粉尘颗粒的离散型数学模型,采用Fluent软件,对成庄矿3309综放工作面的粉尘运动分布规律进行了数值模拟和实测.结果表明:利用数值模拟方法可以得到粉尘颗粒的运动分布特征,工作面割煤、移架、放顶煤各工序过程粉尘的浓度分布规律不同,粉尘浓度出现最大值的位置不同,难以沉降的呼吸性粉尘的分布区域也不同;经对比实测数据与模拟结果较为一致.研究结果可以为现场防尘技术措施提供理论性指导.     

综采面架间喷雾引射除尘技术

为了有效解决综采面采煤机割煤及液压支架移架产尘难以控制的难题,根据喷雾引射除尘机理、采煤机及液压支架结构、产尘特点,对综采面架间喷雾引射除尘技术进行研究;在12种空心和实心锥形喷雾场喷嘴中,实验选定综合雾化性能(包含雾化角、有效射程及雾滴粒径)最优的喷嘴。研究结果表明:最佳喷雾压力为8 MPa,在该压力下,架间喷雾引射除尘技术形成的喷雾场可基本完全覆盖煤壁至液压支架立柱的空间区域,总吸风量为22.03 m3/min,可有效吸入人行道处的含尘气流;相对采取原有除尘措施,综采面全尘和呼尘的降尘率平均值分别提高26.2%和27.3%,移架工处全尘和呼尘的降尘率分别提高30.6%和31.9%。     

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.     

浅谈综采工作面大倾角浅截深割煤控制顶板工艺

详细介绍了综采工作面大倾角浅截深割煤控制顶板工艺，包括浅截深割煤操作工序，采煤机割煤工序，浅截深割煤的移架工艺，并分析了浅截深往复单循环作业的优点。     

不完全概率信息掘进机截割头可靠性鲁棒设计

为提高掘进机的截割效率和运行可靠性,降低截割能耗、载荷波动率及截割产尘量,以纵轴式掘进机截齿个数、截线间距、截割转速、摆动速度以及周向分布角为设计变量,采用掘进机的截割比能耗、载荷波动率、截割单位产尘量最小为优化目标,将可靠性灵敏度融入不完全概率信息的截割头可靠性鲁棒设计中,利用随机摄动法和Edgeworth级数方法对掘进机截割头参数进行可靠性优化,采用混合粒子群算法进行模拟可靠性运算,研究结果表明:该方法解决了不完全概率信息的掘进机截割头鲁棒设计问题,在不降低掘进机截割效率和可靠性条件下,截割头的载荷波动率下降31.8%和比能耗降低4.0%,单位产尘量降低14.2%.     

综掘面长压短抽—雾幕除尘系统参数优化研究

为解决综掘工作面割煤粉尘污染严重的问题,根据气固两相流理论建立粉尘运动的数学模型,通过流体力学软件对综掘工作面不同条件下粉尘浓度分布及长压短抽—雾幕除尘系统关键参数进行数值模拟研究。结果表明：当压风量为330 m³/min、最佳压抽比为0.75时,抽风口距离掌子面3m时控尘效果较好;在综掘机操控区前方0.5 m处设置雾幕隔尘装置,采用井下静压水进行喷雾,空气幕发生器出口风速为15 m/s时控尘效果最好,联合降尘效率达80%以上。     

采煤机截割产尘的数学模型

通过分析与假设，文章建立了采煤机械割粉尘与截齿排列参数、滚筒结构参数和采煤机运动参数之间关系的数学模型，并对模型进行了显著性检验。该模型不仅能计算采煤机截割产尘量大，而且可以用于定量地分析各种因素对截割粉尘的影响，这对于评价采煤机的工作性能和改进其设计与操作都具有非常重要的作用。     

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。     

采煤机参数与工作面环境及安全关系

通过对煤矿尘源的分析可知,截割粉尘是采掘工作面粉尘的根源;而截割粉尘扩散到工作面并悬浮在空气中,成为影响工作面环境及安全的主要因素,从而得出采煤机的参数与工作面的环境及安全之间的关系,并将采煤机参数和工作面环境及安全联系起来,为设计新型、环保型、安全型的采煤机提供理论依据,并从根本上来改善工作面环境和提高工作面的安全.     

输煤皮带机尾粉尘污染及气动射雾除尘

为对选煤厂输运皮带机尾粉尘污染进行控制,对皮带机尾粉尘颗粒运动及机尾处作业空间粉尘质量浓度扩散进行相关的数值仿真.利用气-尘-液多相流理论,对粉尘颗粒运动进行数值分析,得出皮带机尾处粉尘污染规律,实测数据验证了数值模型的正确性.提出针对机尾粉尘逸散特性的气动射雾除尘方案,确定了除尘技术参数.研究结果表明:粘附在机尾表面的浮尘是机尾的发尘源,滚筒离心力和风流剪切力是尘源飞扬的动因;对机尾皮带进行封闭是除尘的前提条件,在密封罩内设置气动射雾使得封闭罩内形成雾池,粉尘在过饱和湿空气状态下被迅速捕捉沉降.     

掘进工作面粉尘分布规律数值研究

针对掘进工作面粉尘污染严重的现象，以2304胶运顺槽掘进工作面为研究对象，通过数值模拟以及现场采样分析相结合，使用SolidWorks进行模型的建立，利用Fluent软件对2304胶运顺槽掘进工作面进行工作时粉尘运移的数值模拟，分析工作时粉尘在工作场所的运移变化规律。研究结果表明：由于掘进机属于尘源处，粉尘浓度在掘进机头处最大，高达0.001kg/m³,随工作面的距离逐渐降低；巷道后方风流稳定，涡流存在于掘进机前侧以及上方；使用风水联动降尘装置后，相较于原有降尘装置，降尘效果最高提升了55%。     

露天矿山运输路面复合抑尘剂的研究

针对露天矿山运输路面的扬尘问题,对复合抑尘剂进行了研究及现场应用.通过理论分析和实验,研制出两种性能优良的复合抑尘剂,并对这两种抑尘剂进行了性能测试和对比分析.采用FLUENT软件,对露天矿山运输路面的粉尘运移规律进行了数值模拟,确定了最佳粉尘监测点.现场实验表明,本文研制的复合抑尘剂能使粉尘质量浓度控制在4mg.m-3以下,有效抑尘时间为6 h.     

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.     

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。     

多径向涡形风控制岩巷综掘面粉尘污染分析

针对岩巷综掘面粉尘质量浓度高且难以控制的难题,利用数值模拟与现场测试相结合的手段分析了多径向涡形风控制岩巷综掘面粉尘污染规律.结果表明:多径向涡形风应用后,压风量、压抽比越小,越利于形成轴向指向迎头流动且风速均匀的控尘风幕;压风量越大,压抽比越小,50mg/m3以上粉尘扩散距离越小,并得出了随压风量、压抽比变化的函数关系;压抽比为0.75时,形成的控尘风幕较优,高质量浓度粉尘扩散距离为3.4m,掘进机司机处粉尘质量浓度为19.6mg/m3,且易于现场应用.现场测试与数值模拟结果基本一致,应用多径向涡形风且压抽比为0.75时,距迎头5.5m断面测点的粉尘质量浓度已降至18.9mg/m3以内.     

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。     

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.     

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.     

采煤机工作方式对产尘的影响分析

文章全面、系统地分析了采煤机的各种工作方式对产尘的影响,在此基础上,详细地讨论了减少粉尘的途径和方法,所得结论对合理地确定采煤机的工作方式,明显地降低采煤机的截割粉尘,大大改善机械化采煤工作面或综合机械采煤同的环境与安全都具有十分重要的意义。