涡流风幕抽吸控尘系统数值模拟与应用

涡流风幕抽吸控尘系统可有效控制气载粉尘的扩散.为了解决综掘工作面粉尘浓度过大的难题,分析了涡流风幕的形成机制,并根据气固两相流理论和气体-粉尘颗粒两相流动的特性,建立求解综掘工作面祸流风幕抽吸控尘流场粉尘扩散规律的k-ε-θ-kp数学模型;采用基于同位网格的Simple算法,利用Fluent软件对综掘工作面粉尘浓度的空间分布规律进行了数值模拟,模拟结果显示,涡流风幕抽吸控尘流场能有效地将粉尘封闭在掘进头至掘进机司机前方0.5m的空间内.根据模拟结果和工作面现场的实际条件,设计了由附壁风简和抽尘净化装置构成的综掘工作面涡流风幕抽吸控尘系统,该系统在综掘工作面应用后,有效地降低了工作面现场的粉尘浓度.     

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.     

岩巷综掘面混合式通风除尘数值模拟研究

本文结合气固两相流动理论,建立综掘工作面粉尘运移的数学模型,采用流体力学软件,对不同通风条件下综掘面的粉尘浓度分布进行数值模拟。研究发现:在只有压入式通风时,工作面附近流场稳定性差,粉尘随风流扩散不易沉降,在距工作面30 m范围内粉尘浓度较大;采用混合式通风除尘方式后,粉尘在未完全扩散前被抽走,只有小部分向巷道扩散,具有较高的除尘效果,并确定了风量压抽比为2∶3的"以抽为主,前压后抽"混合式通风除尘效果较好。     

长压短抽式通风综掘工作面粉尘分布规律的数值模拟

以平煤集团十一矿综掘工作面为研究背景,根据经验和实际情况,确定了与掘进机相配套的长压短抽式通风除尘系统. 运用数值分析和现场测试相结合的方法,对综掘工作面粉尘分布规律进行了研究. 基于GAMBIT技术建立工作面的几何模型,应用计算流体力学FLUENT软件对该工作面应用长压短抽式通风除尘系统前后的粉尘分布进行数值模拟. 数值模拟结果与现场粉尘质量浓度测试结果相近. 结果表明,采用长压短抽式通风除尘系统除尘效率达95%以上,可使综掘工作面的粉尘质量浓度接近或达到1.0×10-5kg·m-3.     

岩石机掘面多径向旋流风控除尘方法的研究与应用

为了有效降低岩石机掘面粉尘质量浓度,利用数值模拟、现场实测等方法,研究应用一种多径向旋流风控除尘方法。基于多径向旋流风控除尘方法研制控除尘系统,并在东区皮带巷岩石机掘面进行现场应用,实测多径向旋流风发生装置开启前后各测点粉尘质量浓度。研究结果表明:多径向旋流风发生装置开启后,可形成覆盖巷道全断面的多径向旋流风,并在掘进机司机至掘进头间形成风流方向均轴向指向掘进头的控尘风幕,压抽比越小,控尘风幕的风速波动系数、质量浓度为50 mg/m~3以上的粉尘运移距离、司机处粉尘质量浓度均越小,压抽比为0.75时控除尘效果较优。开启后,压抽比越小,控除尘效果越优,压抽比为0.75时,相对开启前,有人作业区域各测点的实测降尘率平均值为81.72%,控除尘效果明显。     

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%。     

垂帘安装位置对综采工作面旋转风幕控尘效果的影响

为了研究垂帘安装位置对综采工作面旋转风幕控尘效果的影响,使旋转风幕能获得最佳控尘效果,对隔尘垂帘的不同安装位置情况下的粉尘分布状况进行了数值模拟和模型实验研究.研究结果表明:当垂帘的安装位置为0.3m时,垂帘的控尘效果最好,全尘隔尘效率高达78.79％,绝大部分粉尘都被阻隔在煤壁侧.     

综掘工作面粉尘运移的数值模拟及压风分流降尘方式研究

针对综掘工作面产生尘量高,煤尘浓度大,降尘效率低的现状,结合流体力学、气固两相流理论和射流理论等相关理论,采用FLUENT模拟技术,研究"长压短抽"式除尘通风时掘进巷道中粉尘运移和分布规律,对比分析了压入风量、抽吸比及抽、压风筒口位置等通风参数对粉尘浓度及分布范围的影响,提出了压风分流通风方式,并对其降尘效果进行了模拟分析.     

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%.     

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.     

基于气固两相流的风幕控尘数值模拟

针对综掘面粉尘防治的问题,提出了用风幕控尘的粉尘治理方法,数值模拟方法研究了在风幕控制下粉尘逸散规律,风幕控尘的数学模型是在稀相气固两相流理论上建立的.在条缝宽度、射流出口风速不同情况下,运用CFD软件从三维角度模拟了风幕控尘现象,生成了有、无风幕时的粉尘颗粒图以及粉尘速度随时间变化曲线,并对不同风幕下的控尘效果进行了模拟对比和分析,得出了风幕射流装置起到了控尘作用且风幕射流速度越大,粉尘越易被集中抽走的结论.研究对掘进巷道粉尘的综合治理有很好的借鉴作用.     

通风条件影响长压短抽掘进面粉尘扩散的仿真实验

为了提高长压短抽掘进面通风除尘效果,通过仿真实验确定通风条件影响风流场运移及粉尘扩散的规律。研究结果表明:风流场运移规律为压风口与迎头距离、压抽比越大,抽风口与迎头距离、压风量越小,越利于形成风速方向均指向掘进面迎头的控尘风流场,形成控尘风流场的压风口与迎头最小距离为25 m。粉尘扩散规律为随着测点与迎头距离的增大,粉尘质量浓度整体呈现减小或波动性减小趋势;抽风口与迎头距离越小,迎头粉尘扩散能力越小;随着压风口与迎头距离增大、压抽比减小,迎头粉尘扩散能力逐渐减小并趋于稳定,压抽比为0.75时距迎头5~39 m的有人作业区域全尘、呼尘平均降尘率已增至95.56%和94.31%;随着压风量增大,迎头粉尘扩散能力先减小后增大,其中压风量为250 m3/min时扩散能力最小。     

薄煤层矿井开采综合防尘技术研究

针对薄煤层机械化工作面产尘量大、粉尘治理难的问题,提出了薄煤层开采"六位一体"综合除尘技术。结合薄煤层工作面粉尘性质及治理现状,重点对薄煤层工作面高压煤层注水技术、综掘工作面短距离综合除尘技术、转载点封闭控尘技术等"六位"技术的除尘机理进行了阐述,实践表明,综合降尘效率达到86.9%,为工作面创造了良好、安全的工作环境。     

涡旋气动雾幕控尘装置的研发与模拟分析

为有效控制由机械截割破煤产生的大量粉尘,结合风幕除尘技术与高压喷雾降尘技术,研发了一种可以阻隔工作区域粉尘扩散的新型涡旋气动雾幕控尘装置模型.通过模拟后实验的研究方法对装置进行测试,采用CFD软件对装置内部的风流速度场、涡旋气动雾幕出口速度以及涡旋气动雾幕雾滴粒子场进行了数值模拟,得出初步装置运行最佳工作参数后对实验模型装置的性能进行了测定实验.研究结果表明:水泵供水压力为8 MPa、风机供风风速为12m/s、喷嘴安装角度为75°时,涡旋气动雾幕降尘装置模型处于最佳工况,涡旋状雾幕的有效覆盖范围达到最大.     

袁店一井煤矿煤巷综掘工作面综合防尘技术的应用

随着煤矿机械化程度越来越高,煤巷综掘工作面的普及,粉尘量随之增加,给煤矿的安全和职工的健康带来了严重的危害,对粉尘的分布进行分析,以减少产尘为根本,以降尘为重点,以隔离粉尘为防护手段,采取针对性的措施,有效的降低了巷道内的粉尘含量,大大减少了煤巷综掘期间粉尘危害。     

煤层综掘工作面防尘的探讨

随着煤矿机械化开采的普及,综掘凿掘煤岩作业已成为矿井产尘重灾点,但综掘防尘还无系统性解决方法,导致综掘作业人员身体健康受粉尘影响较大,急待采用系统性的办法进行有效解决.对此本文在综合分析各粒径粉尘运移状态、综掘煤体产尘因素、矿井粉尘运移环境基础上对综掘防尘重点工作线路和方向进行研讨,为煤矿综掘防尘的有效解决提供参考.     

π型高压喷雾装置的研制和应用

随着煤矿综掘工作面机械化程度的不断提高,综掘机大量使用,生产高度集中,掘进进尺大幅度提高,粉尘产生量也急剧增加.据统计,综掘工作面的平均粉尘浓度比炮掘工作面增加55.5%.高浓度的粉尘不仅污染环境,给安全生产带来隐患,而且还严重危害人体健康,导致矿工患上尘肺病.因而,降低粉尘浓度和提高喷雾效果,实现矿井的安全生产是亟待解决的问题.     

掘进工作面通风布置对粉尘分布规律的影响

针对深部通风面临的粉尘污染问题,结合气固两相流理论,采用长压短抽-前压后抽式通风方式,建立掘进巷道混合式通风三维模型。以湖南辰州矿业沃溪坑口为研究对象,选取4种通风布置参数即压风口与掘进面之间的距离、抽风口与掘进面之间的距离、抽压风量比、风筒高度,每种参数设置3种模拟方案,利用Fluent软件对不同方案下巷道内的粉尘浓度进行模拟研究,通过分析比较不同布置参数下的排尘效果,得出该混合式通风布置参数的最优值。研究结果表明:当压风口与掘进面之间的距离压L=10.0 m,抽风口与掘进面之间的距离抽L=35.0 m,抽压比K=1.5,双风筒高度H=1.5 m时,通风排尘效果最理想。     

综掘巷道粉尘体积分数分布的现场实测与数值模拟

为了掌握粉尘的分布规律,设计安装有效的除尘系统,采用现场实测的方法对粉尘体积分数进行了实际测定,并采用流体力学软件FLUENT,对综掘隧道的粉尘体积分数分布进行了三维空间数值模拟,极好地验证并完善了现场研究结论。结果表明:压入式通风条件下,涡流使得小颗粒粉尘不易沉降,导致高粉尘体积分数主要分布于工作面附近,分布高度位于人的呼吸带,因此考虑采用长压短抽通风方式除尘。     

综采工作面旋转风幕隔尘数值模拟 及试验研究

为了研究综采工作面旋转风幕隔尘机理及其隔尘效率,对旋转风幕隔尘下的综采工作面风流流场、粉尘浓度分布及其隔尘效率开展了数值模拟和模型试验研究.研究结果表明:采用旋转风幕隔尘时,采煤机司机处的粉尘来源被有效控制,空气幕的隔尘效率得到提升,旋转风幕隔尘与普通空气幕隔尘相比,司机侧的全尘隔尘效率由81.8%提高至84. 2%,呼吸性粉尘隔尘效率提高6.5%.