大采高综采面风流-呼尘耦合运移规律CFD数值模拟

基于计算流体动力学(CFD)原理,应用FLUENT软件对多工序、多尘源下的大采高综采面风流-呼尘耦合运移规律进行数值模拟.结果表明:在采煤机中心下风侧10m附近的支架立柱附近形成了一段长约10m、高约4m、最高风速达4.95m/s的"大采高综采面高速风流带";煤机割煤及移架产生的呼尘在滚筒截割煤体变截面处叠加形成平均质量浓度为1 445mg/m~3的高质量浓度呼尘团,并向人行道方向扩散;移架产尘主要局限在顶板附近扩散运移,平均呼尘质量浓度达到996mg/m~3;人行道呼吸带高度内呼尘沉降不明显,沿程质量浓度围绕250mg/m~3上下波动;综采空间呼吸带高度范围的呼尘质量浓度在距离煤壁约0.6m处达到最大值,并沿下风测方向减小.根据模拟结果,提出了以导流板、高压微雾、喷雾卷吸、联动喷雾、全断面雾化以及湿式捕尘网等为体系的大采高综采面呼尘防治措施,以达到高效抑尘的目的.     

综采工作面割煤时煤尘污染状况的现场实测研究

在对平沟煤矿综采工作面采煤机割煤时煤尘浓度和分散度现场实测和分析的基础上,得出了综采工作面采煤机割煤时煤尘的污染特征.在一定风速条件下采煤机割煤时,距底板和煤壁较近处煤尘的总粉尘浓度沿程分布曲线出现2个极大值,然后随着煤尘运移距离的增加,煤尘的总粉尘浓度沿程分布曲线趋向于1个稳定值;距顶板和液压支架较近处煤尘的总粉尘浓度沿程分布曲线仅出现1个极大值,然后随着煤尘运移距离的增加,煤尘的总粉尘浓度沿程分布曲线也趋于1个稳定值.     

双尘源耦合下呼吸性粉尘扩散的紊流系数求解

为完善综采工作面呼吸性粉尘扩散模型,解决模型中紊流扩散系数和紊流纵向弥散系数无法求解问题,根据气溶胶力学和流体动力学理论,结合综采工作面实际环境和呼吸性粉尘二次飞扬特点,建立综采工作面移架产尘点与割煤产尘点耦合下的呼吸性粉尘扩散模型,其中,呼吸性粉尘二次飞扬采用镜像法.再通过相似实验,按照原模比3∶1,搭建综采工作面实验场地,确定采样点,分别测出3种场景下各采样点的风速值与粉尘质量浓度值;结合实验数据,采用梯度下降法求解紊流系数,求解结果用于呼吸性粉尘质量浓度计算.将理论值与实验值对比,结果表明,在258个采样点中,扩散模型的理论值与实测值的平均绝对误差率为29.66%,证明了该理论模型的有效性,可用于实际矿井下工作面呼吸性粉尘质量浓度的预测.     

不同煤厚综放工作面合理放煤工艺数值模拟研究

同忻煤矿8202综放工作面顶煤回收率较低,为提高煤炭资源采出率,利用CDEM建立沿工作面倾向的数值模型,模拟研究综放工作面顶煤厚度分别为4.0,8.0,12.0 m时不同放煤工艺的放煤过程,分析煤矸分界面和顶煤回收率的变化规律,优化不同顶煤厚度条件下放煤工艺参数。结果表明,顶煤一次放出的厚度越大,各放煤口放煤量差异越大,放煤过程中煤矸互层越严重,煤矸分界面越混乱,顶煤回收率越低。对比可知,8202综放工作面采用三轮顺序放煤工艺时顶煤回收率最高。     

影响综放工作面回采率的因素研究

为研究影响综放工作面回采率的因素,结合综放工作面回采率计算方法,着重讨论综放工作面煤炭损失构成,包括初采损失、末采损失、端头损失和工作面内部工艺损失等,据此指出影响综放工作面回采率因素为:地质构造、煤层倾角、煤层强度系数、煤层节理裂隙、顶煤垮落角、煤层顶板、煤层底板、瓦斯涌出量、采高、放煤高度、工作面长度、放煤方式、放煤步距、采煤机型号和液压支架型号等.为提高综放工作面回采率提供了依据.     

特厚煤层综放开采倾向大比例试验平台研制与应用

综放开采是我国特厚煤层高产工作面最主要的采煤方法,其中放煤方式是影响顶煤回收率的重要因素.为了提高特厚煤层综放开采顶煤回收率,基于综放开采顶煤放出散体介质流运移规律和特征,针对现有放顶煤试验平台工作面方向放煤试验较少、相似比例小、支架个数少、放煤口大小无法控制等问题,研制特厚煤层综放开采倾向大比例试验平台,相似比1:1...     

基于附壁射流的控、除尘一体化技术研究

针对我国现有煤矿综掘工作面控尘及除尘设备移动困难,现场适应性差和最佳除尘工艺参数不易保持的难题,通过数值模拟和实验室模拟试验研究,分析了综掘工作面控尘及除尘设备集中布置抽尘净化方式的可行性和相关工艺参数,提出了基于附壁射流的综掘工作面控尘及除尘一体化技术;研制了可自行移动的控尘及除尘一体化系统,有利于实现综掘工作面通风、控尘、除尘过程的一体化.数值模拟和实验室模拟试验结果表明,控尘及除尘一体化系统能够应用于各种断面巷道和多种工况条件下控制掘进迎头粉尘的扩散,提高除尘器的抽尘净化处理能力;当压抽风量比为1.04(压入风量为226 m~3/min,抽出风量为218 m~3/min)时,控尘距离和抽尘距离分别为17 m和2 m时,系统的降尘效果最好,司机处和机组后5 m处的总粉尘降尘效率分别达到了98.94%和96.47%,质量浓度分别为12.5 mg/m~3和8.3 mg/m~3,可以有效解决综掘工作面的粉尘污染问题.     

综放工作面撤架期间预防采空区遗煤自燃措施探索

煤矿工作面末采撤架期间,由于操作时间长和采空区漏风量较大,因而采空区遗煤很容易发生自燃．鹤煤二矿3407综放工作面在末采撤架期间,通过工作面自燃监测、采空区埋管注浆、预设回撤通道减少回撤时间、阻化剂防灭火以及停采时设置多道密闭、翔闭采空区等措施,确保了工作面末采回撤的安全,同时也得到了较好的经济效益．     

大倾角综放面防倒防滑防滚矸技术

基于永登集团丰阳煤矿12101综放工作面实际生产条件,采用理论分析与工程实际相结合的方法研究了工作面液压支架倒架、咬架及刮板输送机下滑的原因,分析了大块矸石滚落对工作面设备造成的冲击、卡塞等危害.采用伪斜推进、及时调整支架状态、"上拉下顶"防倒防滑、支架操作阀闭锁、端头支架锚固、及时支护、自上向下单向割煤、自下而上带压擦顶移架、控制采高等技术解决了支架的倒架、咬架和刮板输送机下滑问题;采用防滚矸钢网、全断面防滚矸装置、挡矸帘、柔性挡矸装置、加高挡煤板等技术解决了滚矸的危害.现场实践表明,该套技术保证了工作面的整体稳定性,为大倾角工作面安全生产提供了保障.     

煤矿高压喷雾雾化粒度的降尘性能研究

从理论、实验和现场试验3个方面对高压喷雾雾化粒度的降尘性能做了深入的研究;对高压喷雾降尘机理进行了分析,提出了雾化粒度D50的计算式和雾化粒度捕捉最小粉尘粒度的相互关系式;利用测试范围在5～2 000 μm的Winner313激光粒度分析仪和喷嘴雾化测试系统,对煤矿常用的5种压力式喷嘴进行了4,6,8和10 MPa共4个压力下的雾化粒度测定,得到了喷嘴雾场不同位置的D10,D50,D90,D[3,2],D[1,3]平均粒径分布和650 μm以下的粒径分布,雾场位置(150-9)处的粒径随压力增加雾化粒度变小;根据理论、实验数据和综放工作面煤尘实际测定的粒径分布,确定了该面的喷雾降尘压力和喷嘴型号,通过现场应用,煤机外喷雾和支架喷雾压力从2 MPa提高到8 MPa后,移架工序的全尘由536.2 mg/m3降到97 mg/m3.     

Effects of atomization parameters of dust removal nozzles on the de-dusting results for different dust sources

In order to obtain appropriate spray pressure and enhance the spraying and dust removal efficiency, various factors including the dust characteristics, nozzle spraying angle, effective spraying range, water consumption and droplet size are taken into account. The dust characteristics from different mines and atomization parameters of different pressure nozzles were measured. It was found that the internal pressure of coal cutters and roadheaders should be kept at 2 MPa, which could ensure large droplet size, large spraying angle and low water consumption and hence realizing a large-area covering and capture for large particle dusts. However, the external spray pressure should be kept at 4 MPa for smaller droplet size and longer effective spraying range, leading to effective dust removal in the operator zone. The spray pressure of support moving, drawing opening, and stage loader on a fully mechanized caving face and stage loader on a fully mechanized driving face should be kept at 8 MPa, under which the nozzles have long effective spraying range, high water flow and small droplet size for the rapid capture of instantaneous, high-concentration and small size dust groups. From the applications on the caving and driving faces in the coal mines, it is indicated that the optimization of spray pressure in different spraying positions could effectively enhance dust removal efficiency. Selecting appropriate nozzles according to the dust characteristics at different positions is also favorable for dust removal efficiency. With the selected nozzles under optimal pressures, the removal rates of both total dust and respirable dust could reach over70%, showing a significant de-dusting effect.     

综放采场J型通风系统治理高瓦斯涌出的研究

根据潞安王庄煤矿5201综放工作面实际条件，在成功实施沿空小断面留巷的基础上，提出了综放采场J型通风系统治理高瓦斯涌出的方法及其调控技术．J型通风系统本质上是以通风方法按工作面瓦斯来源分别治理高瓦斯涌出的一种新型“一进两回(排)”通风系统，现场应用表明，利用该系统能从根本上消除工作面和上隅角局部瓦斯积聚，实现高产高效综放开采．     

用瞬变电磁法探查综放工作面顶板水体的研究

随着机械化综采设备在煤炭开采中的普及,对煤层顶板管理要求愈来愈高,其中煤层顶板水害体的发育将影响综采设备充分发挥效能,甚至会威胁工作面安全回采．提前查明煤层顶板水害体发育位置,为在井下布置探放水钻孔提供依据,是目前矿井地球物理勘探亟待解决的问题．基于地面瞬变电磁法理论及应用技术,根据井下实际应用环境,研究出采用非接触式、多匝数的正方形重叠回线（边长2m左右）装置探测工作面顶板水害体发育位置．依据瞬变电磁场”烟圈效应”理论和物理模拟相似准则,推导出全空间瞬变电磁法视电阻率计算数学模型,并对矿井瞬变电磁探测综放工作面顶板水害技术进行了研究．采用矿井瞬变电磁技术查明综放工作面顶板水害体发育位置,通过井下疏放水钻孔和工作面回采资料验证,该方法探测综放工作面顶板水害体发育的空间位置不仅行之有效,而且明显优越于其它矿井物探方法．     

综放工作面采空区内“三带”范围的确定与分析

通过对阳泉三矿 1 5号煤层 80 60 6工作面的具体分析 ,确定了综放工作面采空区内的“三带”范围 ,为防治综放工作面自然发火提供了依据     

急倾斜中厚-厚煤层巷道放顶煤计算机模拟

在工业性试验的基础上建立了急倾斜中厚－厚煤层巷道放顶煤计算机模拟模型，模拟了煤厚、分段高度、放煤口距离对顶煤回收率的影响，确定了不同煤厚的分段高度     

综采放顶煤与瓦斯突出的耦合关系研究

对煤与瓦斯突出发生的综合作用机理及治理技术进行总结,从宏观上提出治理煤与瓦斯突出的技术手段;分析总结我国综采放顶煤开采的技术成果,讨论了工作面应力分布规律和顶煤变形规律对突出的影响;认为:具突出危险性的厚煤层采用综采放顶煤开采法对消突是有积极作用的.     

Numerical simulation of dust distribution at a fully mechanized face under the isolation effect of an air curtain

At a fully mechanized working face of a coal mine as prototype, we investigated, by simulation, the flow field and dust distribution during the process of its isolation by a curtain of air, using the CFD software,Fluent. The results show that the air curtain installed on the shearer can effectively prevent the dust (especially the respirable dust) from diffusing into the work area of the operator, reducing the dust concentration on the side of the operator and greatly improving his working environment The field application of the air curtain shows that the dust-isolation effect of an air curtain is quite noticeable. The isolation efficiency for respiratory dust is over 70% and, as well, it has good dust-isolation effect for nonrespiratory dust. The air curtain is a useful way to resolve the problem of dust-isolation at a fully mechanized working face. It has a practical background elsewhere with more extensive applications.     

综放沿空留巷充填体稳定性控制

基于综放沿空留巷的矿压模型,计算出充填体稳定所需的强度和能适应的变形量,并以此选出充填材料及其水灰比．为提高充填体的整体支护强度和抗变形能力,重点阐述了空间锚栓加固网技术及其对充填体稳定性的控制效果,为缩放大断面沿空留巷技术的成功试验莫定了坚实基础。