综掘工作面粉尘浓度分布的数值模拟

针对矿井掘进工作面的特点,建立了与现场实际较符合的掘进巷道数值仿真模型;根据气固两相流理论,采用计算流体力学的离散相模型对长压短抽式通风掘进巷道中的粉尘运动规律进行了数值模拟,得出长压短抽式通风掘进巷道中粉尘质量浓度的分布规律:工作面附近区域的粉尘质量浓度较高,然后沿程逐渐降低;距离压入式风筒另一侧煤壁越近回风侧空间内的粉尘质量浓度越高。     

掘进工作面不同通风方式的粉尘运移规律研究

为了解决掘进工作面粉尘污染严重的问题,运用COMSOL软件对某矿1019掘进工作面进行了几何模型构建,并基于k-ε湍流模型和流体流动颗粒跟踪模型,计算了在压入式和长压短抽通风方式下的速度切面、风流流线分布以及粉尘粒子的运移轨迹,分析了两种通风方式对粉尘粒子运移的影响,并研究了掘进工作面在两种通风方式下的粉尘运移规律。结果表明:压入式通风方式下,由压风筒将新鲜空气压入巷道内,迫使掘进工作面的粉尘随风流排出巷道,导致掘进机前方区域风流曲线非常密集形成多处涡流导致粉尘粒子在涡流处聚集,同时部分粉尘粒子沉淀在巷道底部,还有部分粉尘粒子沿右侧巷道壁面向后方移动,其控尘效果较差;长压短抽通风方式下,两风筒前方区域速度较大,且压风筒和抽风筒之间风流流线密集;压风筒吹出气流裹挟粉尘粒子移动,同时利用抽风筒的抽吸作用将粉尘粒子吸入排出巷道,与压入式通风方式相比长压短抽的降尘效果更好。     

四台矿20207综掘工作面综合防尘技术应用研究

为解决四台矿巷道掘进时粉尘浓度严重超标的问题,通过数值模拟及理论分析等方法,对掘进工作面内粉尘的运移规律进行分析,研究采用抽、压组合式通风除尘系统、湿式全断面捕尘帘喷雾系统等综合防尘技术。结果表明,与原有的单一压入式通风方式相比,掘进工作面粉尘浓度降低率达到53.8%,取得了显著的降尘效果。     

压入式通风掘进工作面粉尘分布规律研究

针对压入式通风掘进工作面风流流场结构特点,把工作面粉尘分布划分为3个区：射流区、回流区及涡流区来进行研究,建立了3个区粉尘浓度计算模型,得出了压入式通风掘进工作面3区粉尘分布不均匀的规律：即回流区、涡流区粉尘浓度较高,分布较均匀;射流区粉尘浓度相对较低,且粉尘浓度沿射程不断变化,离风筒出风口越远,射流断面粉尘平均浓度越高;射流卷吸比对进工作面粉尘分布不均匀性影响较大,射流卷吸比越大,整个工作面粉尘分布越均匀,这些结论为进一步研究掘进工作面通风过程中粉尘的分布,正确评价掘进工作面作业环境和掘进通风效率,提供了新的理论依据。     

不同通风方式及压风量下的掘进工作面风流粉尘分布规律研究

为解不同的通风方法和压风风量对掘进工作面粉尘分布规律的影响，建立了乌东煤矿西区掘进工作面的1∶1物理模型，利用Ansys Fluent软件对压入式、混合式通风条件下的掘进工作面粉尘运移情况进行数值模拟；在混合式通风条件下改变压风量，观察粉尘扩散的规律。结果表明：压入式通风无法有效控制粉尘运移，而混合式通风的情况下粉尘得到了有效的控制；不同的压风量会产生不同的控尘效果；当压风量为150～250 m³/min时，压风量过小，导致粉尘堆积在巷道前部；而压风量为350 m³/min以上时，因为压风量过大，导致粉尘在被除尘风机净化前就被风流裹挟扩散至巷道后部，使得控尘效果较差；当压风量为300 m³/min时，控尘效果最佳，高浓度粉尘被控制在巷道距离迎头25 m内。     

掘进巷道流场结构及粉尘沉降规律相似模拟研究

为研究掘进巷道流场结构对粉尘运移规律的影响机制,基于气固两相流理论和相似原理构建了掘进巷道压入式通风的相似实验模型,利用FLUENT数值模拟软件和掘进巷道相似模拟实验平台开展了风流场及粉尘运移的数值模拟和实验研究,分析了压入式通风条件下的流场特征对粉尘运移和沉降的影响规律。研究结果表明:相似模拟实验在满足相似准则的情况下得出模型巷道的平均风速为0.66～2.62 m/s;粉尘自工作面脱离后随风流向巷道后方运移,大部分粉尘在综掘机后方发生扩散,部分细颗粒粉尘被综掘机附近的涡流结构捕获;在距掘进工作面端头3～5 m内发生大颗粒粉尘沉降和堆积,随与工作面端头距离的增加沉降粉尘颗粒粒径逐渐变小且分布更加均匀。     

掘进巷道粉尘运移扩散规律研究进展

掘进巷道是井下主要的产尘点之一,在掘进面处粉尘的浓度常常远远高于国家标准,对矿山掘进巷道内粉尘运移规律的相关研究现状进行了分析,系统总结了掘进巷道不同通风方式下(压入式、抽出式和混合式通风)粉尘的运移扩散规律以及通风参数对排尘效果的影响;总结了不同通风方式下粉尘浓度的运移规律,不同通风方式下排尘的最佳通风参数;对未来的掘进巷道内粉尘扩散污染研究提出了展望,以期为矿山粉尘防治工作提供理论和技术支持。     

金属矿山掘进巷道长压短抽通风系统优化

为减少掘进巷道的粉尘危害,针对传统长压短抽通风方式存在通风效果不理想的问题,以金属矿掘进工作面为研究对象,通过改变风筒数量及布置位置,采用Fluent软件对掘进巷道传统长压短抽通风系统进行优化。数值模拟结果表明,将压风筒布置在巷道顶部,2个抽风筒分别布置在巷道两侧,与传统的长压短抽通风方式相比,当巷道两侧抽风筒布置在2. 5 m高度位置时,其巷道内粉尘浓度最低。结果可为金属矿掘进巷道粉尘治理提供依据,为掘进过程中局部通风系统提供理论指导和技术支持,对保障矿山安全生产具有重要意义。     

长压短抽通风系统在岩巷掘进中的应用研究

针对传统压入式通风方式由于涡旋效应导致通风效果不理想的问题,以挖金弯煤业岩巷掘进工作面为研究对象,将长压短抽通风系统应用于岩巷掘进巷道,并利用Fluent软件建立长压短抽通风模型,对通风系统参数进行优化。通过对现场实测数据的观测与分析表明,粉尘浓度较未采用负压风筒时产生了明显的下降,应用效果良好。     

独头煤巷掘进过程中瓦斯分布规律研究

根据独头掘巷压入式通风风筒漏风规律、煤巷瓦斯涌出规律,从理论上分析了压入式通风掘进煤巷的瓦斯分布规律,给出了巷道中瓦斯最高浓度及其距掘进工作面长度的计算方法。分析结果表明瓦斯浓度随至掘进工作面距离增大,先急剧增大,然后缓慢减小。结合坦家冲矿2264掘进煤巷的具体参数,分析了巷道风量分布规律、瓦斯分布规律和至掘进工作面不同距离的瓦斯涌出量,并与巷道瓦斯浓度分布实测值进行对比,定量计算了2264掘进煤巷在至掘进工作面约260 m处,瓦斯体积分数最大达0.78%,在至掘进工作面约380 m以后,瓦斯涌出量基本稳定,从而验证了规律的正确性。     

棋盘井矿窄煤柱沿空掘巷围岩控制技术研究

 棋盘井矿0922工作面回风顺槽采用留20m宽煤柱护巷方式掘巷,掘巷期间矿压显现剧烈,出现大面积顶板垮落、底鼓严重现象,巷道维护十分困难。采用理论分析的方法,研究分析了回风顺槽的失稳机理。结果表明：煤柱宽度不合理造成的应力集中、锚杆支护强度以及预紧力低是0922工作面回风顺槽失稳的主要影响因素。在此基础上,研究确定了合理的煤柱宽度,并提出了高强度高预应力的锚杆支护技术。应用于工程实践,取得了良好的工程试验效果。     

基于CFD数值模拟分析综掘工作面粉尘迁移规律研究

针对目前综掘工作面产尘量大、空间狭小、粉尘浓度高、降尘难度大的问题,基于CFD离散相解算模拟技术,通过建立全尺寸掘进面巷道模型,对比研究在压入式通风条件下割上部与下部煤(岩)时,粉尘在掘进巷道的纵向与横向运移规律.掘进头模拟结果显示,在掘进头风流场中有两处涡流区域,一处位于掘进机前、中部,一处位于掘进机右侧后部.涡流的卷吸作用会导致这两处有明显的粉尘聚集,非常靠近掘进司机的位置,影响范围分别近似为1 m×3 m与0.8m×1.5m的矩形区域,最高浓度约为500 mg/m3.同时还研究了通风量对风流场涡流区域粉尘聚集区域的影响,对比发现增大通风量可有效减小粉尘聚集区域的浓度.     

岩巷掘进工作面抽出式通风除尘系统设计与应用

为治理煤矿岩巷掘进工作面的粉尘危害,以陕煤集团红柳林煤矿岩巷掘进工作面为工程背景,采用数值模拟的方法,分别对压入式和抽出式通风条件下的粉尘运移规律进行分析研究,并结合现场生产条件设计了抽出式通风除尘系统。实践表明:掘进机司机处总粉尘和呼吸性粉尘降尘效率分别达到96.01%、92.02%,机尾10 m处总粉尘和呼吸性粉尘降尘效率达到99.06%、97.47%,取得了显著的降尘效果。     

综采面粉尘运移规律与通风降尘方式研究

研究综采面巷道通风除尘方式,利用ANSYS软件仿真模拟,采用压入式,粉尘较大,对于煤矿的安全生产存在较大隐患。通过仿真分析和实地试验测量,验证了针对综采面除尘优化策略的适用性,对比得出长压短抽式通风方式的出风口距离工作面5m时,能够快速除尘,巷道中粉尘浓度可降低到6mg/m³以下。     

基于短孔快速抽采的低透煤层煤巷掘进技术

针对煤层透气性差、钻孔瓦斯流量衰减较快、采取迎头超前长钻孔抽采效果不佳而导致煤巷掘进速度慢等问题,提出利用检修班时间采用短钻孔进行掘进迎头快速集中抽采,通过短时间、高强度抽采小范围瓦斯,减小通风压力,提高煤巷掘进速度的新思路。通过在霍尔辛赫煤矿3605回风巷应用表明,在检修班采用短钻孔快速抽采工艺,在回风流与工作面瓦斯浓度降低20%的前提下,工作面月进尺提升50%,实现了对低透气性煤层煤巷工作面瓦斯的有效治理。     

煤巷综掘面气幕控尘理论研究

随着煤矿开采强度加大,煤巷粉尘危害日益严重,煤巷中综掘工作面的粉尘危害越来越受到人们的重视,但是目前煤巷防尘技术仍不能满足要求,为了最有效控制呼吸性粉尘,基于煤巷掘进工作面气幕控尘理论,对其控尘作用原理进行了详细论述。根据理论计算,气幕出口速度在10~20 m/s,射流出口条缝宽在6~40 mm才能起到有效控尘作用。     

岩石机械化掘进工作面高效除尘系统

为了解决岩石机械化掘进工作面粉尘浓度居高不下的难题,研制了适用于岩石机械化掘进工作面的高效除尘系统;从理论上论证了可控循环风通风除尘系统在有毒有害气体较少的南部回风大巷岩石机械化掘进工作面是可行的,研制了风幕控尘装置,确定了较优参数,并设计了可实现近距离三维吸尘且随机移动的高效抽尘净化装置。该系统在唐口煤业南部回风大巷掘进工作面应用后,工作面有人作业处全尘和呼尘的降尘率分别平均达到91.6%和90.5%,有效降低了现场的粉尘浓度。     

浅析掘进巷道降尘技术应用

在掘进过程中由于钻眼、爆破、转载、运输、喷浆等生产环节以及通风方式致使施工巷道产生大量粉尘,对现场施工人员身体健康造成极大危害,影响了巷道施工现场质量标准化,同时对于煤层高瓦斯易燃矿井很容易引发煤尘爆炸事故。雁崖煤业公司技采取有效措施对掘进巷道粉尘进行治理,取得了显著成效。     

长距离掘进巷道爆破粉尘非稳态分布规律

为了指导通风系统和防尘系统的设计,以马堡煤矿152采区轨道下山掘进工作面为背景进行爆破后的CFD模拟研究,并结合实际测量,以获得粉尘扩散规律、粉尘粒径沉降规律和粉尘浓度时间变化规律。模拟结果显示:距离地表垂高为0.5 m处粉尘浓度最高,距地表4 m处粉尘浓度最低。粒径在90~200μm的几乎完全沉降;15μm以下的长时间悬浮;10μm以下的粉尘均匀分布于沿程空间各点。在1~5 min之内,大颗粒迅速沉降;粉尘浓度5 min后开始逐渐减小。距掘进工作面10~20 m范围内粉尘浓度一直保持在较高水平。现场实测得到距工作面20 m和25 m范围内的粉尘浓度分布规律与数值模拟结果基本一致。     

工作面采煤期间PM2.5粉尘的分布规律

为掌握煤矿工作面PM2.5粉尘的浓度分布规律,利用粉尘浓度测量仪在山西晋城某煤矿91324综采工作面采煤期间对进风巷、辅助回风巷、主回风巷3条巷道和工作面的全尘、PM10粉尘及PM2.5粉尘浓度进行测试,分析PM2.5粉尘及PM10粉尘占全尘的比例。结果表明：工作面全尘浓度在采煤机下风侧5 m处达到最高,PM10粉尘、PM2.5粉尘在工作面比例波动较大;在辅助回风巷中全尘、PM10粉尘和PM2.5粉尘浓度逐渐增加,至330 m处达到极大值,随后缓慢下降,在主回风巷中由于采取了降尘措施,这3种粉尘在较低浓度范围内呈波动变化;在主回风巷中,PM2.5粉尘的质量浓度最大值为56.087 mg/m 3 ,在辅助回风巷内最大值为180.390 mg/m 3 ,超过了地面环境标准的限值。