煤矿防尘技术革新——风水联动喷雾

为了解决矿井生产过程中产生的粉尘,以及减小粉尘的危害,根据生产过程中所产出粉尘的比例以及粉尘特性,设计使用风水联动喷雾降尘装置,该装置有效的解决了现有喷雾装置“出水不出雾”的现象,风与水的联动增强和加大了喷雾装置的雾化效果,使水雾布满整个巷道,充分湿润附着在井下空气中的粉尘,有效的控制了井下空气中的粉尘浓度,提高了降尘效果,使矿井粉尘防治工作得到了很大的改进,较好地将矿井粉尘隐患消灭在萌茅状态。     

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%。     

爆炸水雾降尘机理探讨

研究了爆炸水雾降尘的机理.利用高速摄相机记录爆炸形成水雾、模拟爆破扬尘以及水雾捕尘的全过程,通过对图像进行分析处理,来研究爆炸水雾、粉尘和水雾捕尘的特性以及影响因素.试验分析得出药量对爆炸水雾抛撒影响较大,当药量和水量比值为0.24 kg/m3时,抛雾效果最好;爆炸水雾位于粉尘源正侧方、近距离、同时起爆捕尘效果最好,捕尘率可达到80%以上.     

基于遗传算法的掘进机外喷雾降尘效率最大的参数优化

 为了提高掘进机外喷雾降尘效率,降低煤矿掘进工作面生产时产生的大量粉尘,改善工作面工作环境及人体健康,提高掘进机截割头的使用寿命,抑制由于粉尘浓度达到一定程度后而发生粉尘爆炸情况造成的人身财产的重大损失;为了避免过多的雾滴落在截割机构上造成水的浪费,令喷雾截面圆与大端面圆近似相切,并保证喷雾覆盖区域相互重叠1/4、捕集区的喷雾截面积近似为环形、雾流形状在有效的作用区内为圆锥形以及喷雾捕集区的粉尘分布是均匀的,建立了掘进机外喷雾降尘效率的数学模型,选择喷雾压力、喷雾有效作用区的长度、喷雾扩散角度以及喷嘴的直径为设计参数,以掘进机外喷雾降尘效率最大为优化目标,建立了相应的约束条件,并且将优化模型进行了无约束化处理,采用遗传算法对影响掘进机外喷雾降尘效率的主要参数进行了优化。优化结果表明,喷雾压力增大了9.79%,喷雾作用区的长度降低了8%,雾化角度减小了11.15%,掘进机外喷雾的降尘效率增加了15.19%。该研究为工程实践提供了理论基础,为掘进机外喷雾系统结构参数的整体优化,使其整体功能达到最佳状态提供了依据,并且对于掘进机内喷雾系统的建模及优化方法提供了重要参考,具有一定的指导意义。     

磁化表面活性剂溶液的降尘机理及应用

 随着煤炭行业机械化和采掘速度的加快,工作面粉尘浓度越来越大,威胁着工人的安全。通过分析磁化降尘机理和磁化表面活性剂溶液降尘机理,以山西省某矿为例,确定了适合该矿综采工作面的最佳表面活性剂为LDLC 表面活性剂及最佳浓度为0.1%,以及最佳磁化强度1000 mT 和最佳磁化时间60 s,并根据结果设计磁化管路和添加装置。该措施在该矿回采工作面进行现场试验,使该工作面的全尘浓度降尘效果比常规措施提高72%左右,PM_2.5降尘效果提高60%左右,有效改善了工作面的作业环境。     

基于模糊控制信息融合的采煤机喷雾降尘控制系统

为了有效降低综采工作面采煤机在采煤过程中产生的大量粉尘,在综采工作面的液压支架处增设采煤机的外喷雾降尘系统;通过多点分布式粉尘浓度传感器对采煤机作业区附近的粉尘浓度进行实时检测,将多传感器信息融合技术与模糊控制方法进行有机结合,对粉尘浓度空间分布进行立体重组和综合分析,从而控制喷雾系统实现对综采工作面的快速降尘。实验结果表明,基于模糊控制信息融合的采煤机喷雾降尘系统响应速度快,采煤机累计作业100 h时,采用改进后的水雾降尘系统较原有水雾降尘系统节约水能消耗近30%,粉尘浓度平均值下降了约55%,降尘效果理想,大大节约水能能耗,系统的鲁棒性好,因而具有非常好的实用价值和推广价值。     

高压喷雾降尘系统在储煤场的应用

以晋城煤业集团古书院矿储煤场为例,介绍了储煤场粉尘浓度严重超标的现状,分析了新型高压喷雾降尘系统应用于储煤场的降尘效果。     

年产600万吨综放工作面液压支架喷雾降尘装置优化设计

针对兖矿集团东滩煤矿年产600万t1303综放工作面实际情况,进行了工作面尘源分析,并基于风流紊流的三维k-ε流动方程组模型,应用控制容积法和计算流体力学（CFD）的SIMPLE（压力耦舍方程式的半阴解法）方法,对工作衙断面粉尘流场的浓度和流线进行了ANSYS数值模拟,然后根据支架喷雾降尘用喷嘴的性能实验,优选了安设到综放液压支架上的喷嘴类型,最后提出了1303综放工作面支架喷雾降尘装置的优化设计方案。通过在该工作面的工业性试验证明,谊方案大大降低了各生产工序的产尘浓度,保障了矿工的身心健康和矿井的安全生产。     

相连容器中粉尘爆炸的火焰传播

采用实验和数值模拟相结合的方法对相连容器中玉米淀粉粉尘爆炸的火焰传播行为进行了研究.实验装置为通过长管相连接的两个容器,爆炸在一个容器中引发后通过管道传播到另一个容器中.采用欧拉-拉格朗日方法模拟粉尘爆炸的两相流问题,气相湍流模型采用k-ε模型,粒子燃烧模型考虑了水分蒸发、挥发分分解、气相反应和粒子的表面反应,气相湍流燃烧模型采用涡旋破碎-阿累尼乌斯模型,数值求解采用算子分裂方法和FCT格式.仿真结果揭示了火焰在长管中的加速行为,计算结果与实验结果符合得较好,表明所采用的模型可以很好地应用于粉尘爆炸火焰传播的研究.     

表面活性剂的强化喷雾降尘实验

利用自行设计制作的喷雾降尘实验装置,针对粒径小于75μm范围的煤尘,通过回归分析方法研究了SDS、SDBS、OP乳化剂和Tween60等4种表面活性剂及其质量浓度的喷雾降尘效果.实验结果表明,表面活性剂种类及其质量浓度对降尘效果影响很大,实验所用4种表面活性剂降尘均优于纯水效果,尤其是OP乳化剂溶液降尘效率比纯水降尘效率高22.9%.研究成果对完善煤尘喷雾沉降理论,提高煤矿井下喷雾降尘效果提供技术支撑.     

煤矿综掘工作面高效喷雾降尘系统

在煤矿生产过程中,粉尘是困扰着安全生产的重大灾害之一.对于煤矿综掘工作面粉尘防治工作,重点是针对截割产尘源.为了降低工作面粉尘浓度,改善工作面劳动环境,通过分析综掘工作面粉尘的主要来源和现场测试综掘巷道粉尘浓度的分布规律,在传统综掘工作面高压喷雾降尘的基础上,提出了2种改进的综掘工作面高效喷雾降尘方案.方案1使用增压水泵,设计一台体积小、重量轻的水泵泵组,安装在掘进机机身上,通过增压水泵的特定转换,获得高压水;方案2使用掘进机上的液压油,驱动一台以液压水泵为核心的增压泵,获得高压水.2种方案均克服了传统方法的缺点和不足,结合抑尘剂配比装置,在实际应用中取得了良好的降尘效果,降尘率最高达到了84%.     

综放工作面注水降尘技术

赵庄二号井开采的3#煤层为厚煤层,选用的是综采放顶煤采煤方法,生产过程中粉尘浓度较大,传统的喷雾降尘方法不能够满足现场降尘的需要.为了进一步降低工作面粉尘浓度,改善工作面劳动环境,为创建安全、高效型矿井提供良好的生产条件,文中针对3#煤层孔隙率小、渗透性低、润湿性差等特征,采用混合注水方式进行煤层注水降尘技术分析研究及现场试验.分别从钻孔布置方式、注水封孔工艺、注水工艺及参数和降尘效果等方面进行了阐述,分析了煤层注水对工作面超前支承压力的影响变化,并提出了添加烷基酚聚氧乙烯醚TX-10表面活性剂改善煤体润湿性,增强了煤层注水润湿效果.结果表明,实施注水工艺技术后,煤层水分平均增量为1.61％,全尘平均降尘率达58.71％,呼尘平均降尘率为57.34％,大幅度降低了工作面粉尘浓度;添加润湿剂后,增加了钻孔注水量,缩短了注水时间,扩大了润湿范围,改善了注水效果.实践证明,该套注水降尘工艺用于综放工作面降尘是切实可行的.     

锥形水射流的实验研究

提出了锥形水射流锥膜雾化模型,并对锥形水射流的雾化能力和降尘效果进行了实验研究,所得结果供从事降尘和灭火工作的研究人员和设计人员参考。     

无尘化矿井建设在峰峰集团的实践

峰峰集团针对煤矿井下粉尘治理的实际.确立了以“健全机构、完善制度、加大投入、创新手段、分源治理”为核心内容的无尘化矿井建设新思路,大力开展综合防尘技术创新工作,开发并推广应用了可调采煤机移动式气水喷雾装置、综掘机强力外喷自动加液降生装置、喷浆机气动除生装置等防降尘新技术、新工艺和新装备,井下粉尘浓度得到有效控制,有效的改善了井下作业环境.     

机掘工作面旋转射流屏蔽通风最佳送风角度的确定

为了确定最佳的送风角度,采用数值模拟和模型试验,对不同送风角度下机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场和粉尘质量浓度分布进行研究。研究结果表明:在其他设计参数确定的情况下,工作面风流流场和粉尘质量浓度分布与送风角度密切相关;当送风角度θ为75°时,旋转射流屏蔽通风流场能在工作面形成完整的屏蔽风幕,且组合风口前方吸气速度和负压沿轴向衰减较其他送风角度吸气速度和负压沿轴向衰减缓慢,组合风口控尘效果最佳,组合风口后方粉尘质量浓度降至24 mg/m3,旋转风幕隔尘效率高达85.9%。     

煤矿用粉尘扑捉剂及自动添加装置的研制与应用

分析了矿井粉尘的基本性质,阐明了粉尘扑捉剂的主要成分、抑尘原理及自动添加装置的使用方法,通过现场试用,确定扑捉剂最佳配比浓度,取得了良好的降尘效果。     

冶金行业呼吸性粉尘的喷雾净化技术研究

阐述了呼吸性粉尘的特点和危害,介绍了近年来国内外在呼吸性粉尘防治和控制方面的新技术,分 析了各种降尘技术的机理并进行了比较。结果表明：在钢铁企业呼吸性粉尘的净化研究中,采用添加湿润剂 的荷电水雾降尘技术是一种较好的治理方案。通过理论分析和试验研究,将该项技术应用于某钢铁企业的 呼吸性粉尘的净化中,取得了良好的降尘效果。     

高效水炮泥的降尘机理及应用研究

针对普通水炮泥在井下爆破降尘和减少炮烟效果不理想的问题,从水炮泥降尘机理的分析出发,在实验室进行了不同浓度溶液的表面张力和润湿能力的测定,研制出高效水炮泥,并在井下进行多次对比爆破实验.结果表明,使用高效水炮泥能有效降低炮采过程中粉尘的浓度,改善井下工作环境.     

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.     

喷雾降尘效率的研究与分析

为了有效地利用喷雾技术沉降工矿企业作业场所中的粉尘,通过对水雾粒度与供水压力的内在联系进行理论分析与研究,结合粉尘沉降效率与水雾粒度的关系,得出粉尘沉降效率与喷雾水压力之间的关系,应用MATLAB软件将其绘制成曲线图。针对一定口径的雾化喷嘴,不同的供水压力对应不同的粉尘沉降效率曲线,且压力越大,效率越高。通过实践,实测降尘效率与曲线图上对应的值很接近,因此,可以以该曲线图为依据指导实际工作。当限定耗水量时,宜选择小口径雾化喷嘴,可以提高喷雾水压力获得细微的水雾,从而达到较高的降尘效率;对于粒径大于2μm的粉尘,在相同供水压力下,各级别粒度的粉尘沉降效率变化不大。此外,惯性碰撞捕尘机理对于粒径小于2μm的粉尘,沉降效率急剧下降,尤其是在供水压力比较低的情况下。