综放工作面多尘源粉尘扩散规律的相似实验

为了掌握综放工作面多尘源粉尘扩散分布规律,运用相似理论和气固两相流方程,导出了综放工作面相似准则数,设计出相似实验模型,模拟风速为1.0,1.5,2.0,2.5 m/s,含水率为1.69%,2.63%,3.83%,4.87%下割煤、移架、放煤、转载以及多工序作业粉尘扩散。研究表明：风速对各尘源的影响较大,但影响结果不同,实际最佳控尘风速为1.5 m/s;煤尘含水率对粉尘扩散影响比较显著,最佳含水率不宜低于3.8%;多尘源粉尘浓度分布叠加效应十分明显,在实际防尘中需要采取单点防降尘和多点防降尘相结合的措施。     

水性聚合物对铁精矿粉的抑尘和稳定作用研究

为控制铁精矿粉的扬尘排放，研究了水性聚合物抑尘剂对研山铁精矿粉化学组成、晶体结构、Zeta电位、SEM表面形貌和含水率的影响，讨论了湿润状态下的抑尘效率和干燥状态下的稳定作用。结果表明，抑尘剂通过交联和氢键促进颗粒物聚集，提高铁精矿粉的保湿能力，降低风力侵蚀性。聚合物用量为0.5%时，30 ℃、35%相对湿度下的平均含水率比洒水提高了1.4倍，9.5 m/s风速下装卸过程和露天堆场估算的抑尘效率分别达到71.43%和94.86%。聚合物提高了团聚体的内聚力，28 d压缩强度为0.91 MPa，是洒水样品的10.6倍。以致密的聚集体表面封闭粉体，节约水资源，可实现半年以上的有效抑尘。抑尘剂未引入有害因素和杂质，对铁精矿粉的原料品质无不良影响，不影响后续使用。     

水性聚合物对铁精矿粉的抑尘和稳定作用研究

为控制铁精矿粉的扬尘排放，研究了水性聚合物抑尘剂对研山铁精矿粉化学组成、晶体结构、Zeta电位、SEM表面形貌和含水率的影响，讨论了湿润状态下的抑尘效率和干燥状态下的稳定作用。结果表明，抑尘剂通过交联和氢键促进颗粒物聚集，提高铁精矿粉的保湿能力，降低风力侵蚀性。聚合物用量为0.5%时，30 ℃、35%相对湿度下的平均含水率比洒水提高了1.4倍，9.5 m/s风速下装卸过程和露天堆场估算的抑尘效率分别达到71.43%和94.86%。聚合物提高了团聚体的内聚力，28 d压缩强度为0.91 MPa，是洒水样品的10.6倍。以致密的聚集体表面封闭粉体，节约水资源，可实现半年以上的有效抑尘。抑尘剂未引入有害因素和杂质，对铁精矿粉的原料品质无不良影响，不影响后续使用。     

通风除尘和风流速度关系的试验研究

在试验巷道中，试验了风速在（０ ．７ ～２ ．１） ｍ／ｓ 的状态下的风流排尘能力，考察了不同风速下粉尘浓度和粒度的沿程变化规律，定量分析了风流排尘能力与风速、尘源位置的关系。     

基于大尺寸工程模型的排尘系统实验及参数优化

为解决某高瓦斯矿综掘面粉尘污染问题，通过COMSOL软件对压入式通风下粉尘于不同区域运移特性进行研究；选取3种排尘系统参数（风筒风速、压风距离、风筒悬挂高度），以进风侧、回风侧及掘进机操作台位置粉尘质量浓度为分析指标，借助大尺寸工程模型对每种参数下4个方案进行相似实验，优选排尘系统参数。结果表明：压风出口处负压影响下掘进机机尾存在粉尘回流，并于掘进机操作台处积聚；排尘系统参数以风筒风速16～20 m/s、压风距离8～11 m、风筒悬挂高度3.4～3.7 m设置时，掘进机操作台位置最大粉尘质量浓度降低49.02%，排尘40 min清除掘进机两侧96.58%浮尘，提升了压入式通风为基础的排尘系统抑尘效果及排尘效率。     

泡沫溶胶抑制静态煤尘特性及其应用技术的试验研究

为抑制静态煤尘起尘,分析了水性泡沫及泡沫溶胶液的表面张力及黏度;测定出水性泡沫液与煤尘对应的接触角,利用Zisman 图分析出煤尘浸湿性临界表面张力值;研制出以压缩气体作为惟一动力源的泡沫溶胶生成系统以及构建了泡沫溶胶抑尘试验系统。研究得出,当交联剂和表面活性剂添加质量分数分别为1%和5%时,构成的泡沫溶胶液具有较好的煤尘湿润性,较强的起泡能力和附着力;当压力为0.5 MPa、气体流量为60 m3/h时,吸入泡沫溶胶液的流量为9.81 m3/h,产泡体积为62.01 m3/h,气体利用率为87%,发泡倍数为6.3倍;风速在10.4 m/s以下时,泡沫溶胶能有效抑制煤堆不起尘。     

8m大采高综采工作面风流及呼吸尘分布规律数值模拟

针对大采高综采工作面风流及粉尘分布规律不清的问题,基于标准k-ε湍流模型和离散相模型,采用gambit软件建立了8 m大采高综采面顺、逆风割煤时的几何模型,并采用fluent软件模拟出在1.2 m/s的入口风速下巷道中风速及呼吸尘浓度分布情况。结果表明:采煤机正上方2～3 m范围形成了风速大于2 m/s的高风速区,高风速区在采煤机下风侧发生偏移,且高风速区在逆风割煤时比顺风割煤时约长30 m。采煤机机身上方1～2 m范围形成了浓度大于250mg/m3的高浓度呼吸尘区,横向扩散导致人行道3～5 m高度内呼吸尘浓度较大,且顺风割煤时影响区域更大。在采煤机下风侧呼吸带高度、呼吸尘浓度由煤壁向人行道方向减小,且顺风割煤时对人行道污染更严重。移架时产生的呼吸尘主要集中在顶部空间运移,且不易沉降。     

多场耦合下煤堆自燃过程及影响因素分析

为研究煤堆自燃特征及发火规律,建立了风力和浮力驱动下煤堆的多场（速度场、温度场和氧气浓度场）耦合自然发火模型,并运用COMSOLMultiphysics软件对煤自燃的过程及其影响因素进行了数值模拟分析。研究结果表明：在风速3．6m／h条件下,煤堆自燃最高温度点位于进风侧的煤堆中下部,最终于第65d在此位置开始自燃;随着风速的增大,煤堆自然发火点往风流的下方向迁移,自然发火周期缩短;煤堆孔隙率、高度和角度的减小能延长煤堆的自然发火周期。     

综采面采煤机割煤粉尘分布特性及防治技术

在对采煤机附近风速和粉尘浓度分布特点分析的基础上,采用组合喷雾,在滚筒处形成空间"立体交叉"式高压喷雾,对采煤机割煤产尘进行控制和沉降。分析结果表明:局部风速增高是司机作业区粉尘污染加剧的重要原因;逆风割煤时粉尘扩散加快,且采煤机下风侧粉尘浓度峰值较顺风割煤时高;采取控降尘技术后,司机位置和采煤机下风侧10 m处降尘效率分别为82.72%和86.63%。     

不同外部条件下自然堆积煤堆漏风规律实验研究

为了探求外部条件对煤堆漏风规律的影响,利用自燃"三带"理论对煤堆漏风规律进行了分析并推导了煤堆漏风方程,公式表明惯性力作用项中粒径与漏风风速成正比;黏性力作用项中漏风风速与粒径成正比,压力梯度与漏风风速为二次方程的关系;考虑粒径、管径、煤种以及堆积高度等因素对煤堆的漏风规律进行实验测试,得出结论:粒径对煤堆漏风影响显著,随粒径减小,漏风风速呈下降趋势且下降幅度由大到小变化;随管径的增大,漏风风速增加,管径越大,压降明显;随煤柱高度的增加,漏风风速呈指数下降。     

煤炭粉尘颗粒起动风速影响因素及数学模型

通过风洞模拟实验及对影响煤炭颗粒起动过程主要因子的分析,推演了水分对粉尘起动的影响机理,并建立煤炭粉尘颗粒起动风速数学模型.结果表明,煤炭粉尘颗粒的起动风速不仅与粒径有关,也与水分有关.在水分较低条件下,粉尘颗粒的起动风速与粒径相关,符合Bagnold等的经典模型;在水分含量较高时,Bagnold等的经典模型不再适用于描述粉尘的起动风速规律,受水分的影响较大.水分对煤炭粉尘起动风速的影响主要有亲水效应和凝聚效应2个方面.凝聚效应的发生存在粒径阈值和含水率阈值2个临界.对煤炭粉尘颗粒,粒径阈值为180 μm,含水率阈值与粒径呈线性关系.根据煤炭粉尘颗粒的起动特征,基于经典模型和水分影响理论分析得出煤炭粉尘颗粒的起动风速的新模型.     

综采工作面粉尘分布规律的实验研究

运用气固两相流运动方程,导出模拟综采工作面的相似准则数,设计实验模拟工作面巷道,并在0.25,1,2,3和4 m/s风速条件下测定含水率为0.38％和1.41%的煤尘以及滑石粉的浓度分布情况.根据粉尘浓度的实测数据,分析综采工作面粉尘运动规律.结果表明,尘源的性质和工作面的风速是影响粉尘运动的主要因素;综采工作面的除尘重点应该放在采煤机下风向12.5 m以内;预湿煤壁对降低工作面粉尘浓度有很大作用.     

粘结性抑尘剂抑制露天煤场扬尘的工业试验

实验室研制的粘结性抑尘剂溶液喷洒在散体物料表面后,能使表面散体物料粘结形成具有一定强度的硬壳,具有防尘作用。工业试验在武钢焦作矿原煤场进行。煤堆喷洒抑尘剂后第2天,结成1层连续完整硬壳,壳体经历了4场雨、2场雪的冲刷及多次冻融后,仍完整无裂隙。第56d时对壳体的耐吹风、抗压力及抗剪切力等进行了测定。壳体抗压强度为3992Pa,抗剪切强度为1007．5Pa。当吹风风速达到23m／s时,壳体不破裂,表面扬尘浓度仅为0．597mg／m^3。露天煤场应用该抑尘剂不仅可以减少扬尘、保护环境,而且还可减少煤的流失。     

胶带输送巷道粉尘分布及其影响因素的实验研究

根据相似原理,结合气固两相流的运动方程,导出了模拟胶带输送巷道粉尘运动的相似准则数,以西石门铁矿11/96胶带斜井为原型,建立了胶带输送巷道相似模型,并对粉尘分布进行了实验研究。研究结果表明：巷道模型内粉尘浓度沿程先逐步上升至一个最大值,后逐步缓慢降低。巷道风流方向、巷道平均风速、胶带运行速度、矿石含水率、放料速度及放料高度等是影响胶带输送巷道粉尘浓度分布的6个主要因素。巷道平均风速越大,带式输送机顺风运行且运行速度越小,粉尘浓度越低;矿石含水率越高,粉尘浓度越低,且矿石含水率达到3.09%后,粉尘浓度基本不再降低;放料速度越快,放料高度越高,粉尘浓度越大。     

综采工作面滚筒旋流风对截割煤尘侧向逸散规律的影响

为探究滚筒旋流风对截割煤尘侧向逸散规律的影响,对工作面中风流-煤尘在滚筒旋流风汇入前、后的流动及逸散规律进行数值模拟,并将呼吸带作为一个高度范围分析其平均煤尘质量浓度的分布情况;针对研究结果研发了采煤机雾化封闭式除尘器并通过煤尘质量浓度的实测考察其应用效果,同时验证数值模拟的准确性。结果表明,滚筒旋流风具有很强的稳定性,同时对截割煤尘具有极为明显的诱导作用,其中前滚筒截割煤尘在采煤机中心下风侧14.2 m处的底板附近汇入人行道空间,后滚筒截割煤尘则首先由采煤机中心的底板附近汇入人行道空间,随后在其下风侧2.9 m处的全断面空间大范围涌入。在呼吸带范围的人行道侧,采煤机下风侧18.3～21.8 m为峰值浓度分布区,煤尘质量浓度约为300～400 mg/m~3。初始实测煤尘质量浓度与数值模拟结果对比的相对误差均小于15%;采煤机雾化封闭式除尘器的降尘率为50%～80%,平均降尘率为66.9%。     

新庄选煤厂煤尘治理实践

介绍了新庄选煤厂在煤炭洗选生产过程中的主要煤尘产生源,分析了煤炭产品在生产、运输、储装、发运环节中产生煤尘的原因,并针对目前生产系统的实际情况,通过布置除尘器、封闭物料溜槽和运输胶带、在煤尘点和储煤场洒水、降低设备出料口风压、加装排风装置、增加在转载点和入料口物料防破碎装置等有效措施来降低煤尘浓度,结果表明,通过治理和改造,各环节煤尘浓度控制在10mg/m3以下,同时每年可为厂增加经济效益约106万元。     

煤尘表面摩擦风速的计算方法

露天煤场风蚀扬尘量的估算需要确定煤尘表面的摩擦风速.采用数值计算方法,通过对风蚀作用下煤垛流场的计算,得出煤垛各细小表面处的摩擦风速. 当风速为3,3 m/s时,计算得出最大摩擦风速为0,168 m/s,最小为0,063 m/s,平均0,110 m/s.当外界风速增至10,0 m/s时,煤垛各表面摩擦风速随之增大,各表面平均风速为0,294 m/s.计算结果与文献风洞实验值吻合很好,表明其计算的可信性.根据EPA排放模式,以年均风速3,3 m/s,每3 d扰动1次的11 万m2的煤场为例,计算统计结果：煤垛表面起尘率为14,5％,风蚀扬尘量为671,4 t/a,这与实际煤场每年的煤尘风蚀损失量约700 t较为接近.     

地面煤场防风抑尘网抑尘效果研究

为分析煤场采煤区防风抑尘网抑尘效果,采用三维棱台模拟煤场采煤区料堆,设计煤场采煤区几何模型,以及由质量和动量守恒方程组成防尘控制方程,依据几何模型和控制方程,采用Fluent6.3软件模拟抑尘网和其料堆附近流场数值,模拟过程中将动量方程作为动量损失源项,同时从孔隙率这个概率值估计角度出发,研究抑尘网不同类别和大小的孔隙率下,煤场采煤区料堆附近流场特性和料堆表明剪切力变化情况。结果显示,在孔隙率为均匀状态下,料堆迎风面孔隙率大于0.60时,其中下部分抑尘效果显著;当孔隙率低于0.45时,料堆高度在90~150 m内,剪切力逐渐降低,可使抑尘作用增强;料堆背面孔隙率大小发生变化时,剪切力的变化较小;在非均匀孔隙率为0.30/0.75的情况下,随着料堆坡面高度的变化,迎风面剪切应力呈现小幅度上升后下降又上升的变化趋势,在坡面高度位置在-30 m开始,呈现明显下降趋势;并且料堆背风面的剪切力变化趋势一致。比较均匀和非均匀2种孔隙率,非均匀孔隙率的防尘网抑风防尘效果最佳,其表面剪切力总和为110.6 N,低于均匀孔隙率的面剪切力总和。