多组份水炮泥配方优选及降尘试验研究

为解决水炮泥降尘效果不佳的问题,改善作业环境,以梅山铁矿-318W-N16巷道型采场为工程背景,研究多组份水炮泥降尘技术在采场爆破防尘方面的应用。以表面张力和接触角为优选指标,通过对比试验的方法完成了基料和辅料的初选与复配,得到了表面张力小、接触角小、铺展能力强的多组份润湿剂配方,并以此自制了多组份水炮泥应用于梅山铁矿爆破落矿作业。现场试验表明:应用多组份水炮泥进行采场爆破作业时,总粉尘降尘效率为63.61%,呼吸性粉尘降尘效率达61.63%,较普通水炮泥降尘效率提高35%左右,说明多组份水炮泥可从源头上有效降低采场爆破作业时的粉尘浓度,加速矿尘沉降,减少爆破工序作业时间,提高作业效率,对于进一步研究金属矿山深孔爆破落矿源头降尘具有一定的参考价值。     

新型水炮泥爆破降尘的试验研究

通过对自行开发研制的新型水炮泥的研究和试验发现：加入一定量的添加剂后，可以降低溶液的表面张力，提高爆破瞬间的雾化效果，加快粉尘的沉降速度.通过现场对比试验，测量了加入添加剂前后的爆破后巷道粉尘浓度.结果表明：使用新型水炮泥爆破后巷道粉尘浓度远低于普通水炮泥的粉尘浓度，通过分析新型水炮泥的相对降尘率，确定了最佳降尘效果的添加剂比例为10%，相对于普通的水炮泥，其最高的呼尘降尘率提高了91.3%，全尘降尘率达到89.29%，CO浓度也有所降低.     

高效水炮泥降尘技术的应用研究

在对水炮泥降尘机理进行分析研究的基础上,添加表面活性剂制成高效水炮泥,并在夏甸金矿-740 m水平爆破采场对高效水炮泥的布置方式及合理填塞长度进行了现场试验,对比分析采用普通水炮泥和高效水炮泥的降尘效率。试验结果表明：采用添加表面活性剂的高效水炮泥降尘时,总粉尘降尘效率达56.6%,呼吸性粉尘降尘效率达54.2%,比普通水炮泥降尘效率分别提高了36.2%、29.5%,降尘效果较好。     

水炮泥中添加粘尘剂降尘方法的研究

简要分析了在水炮泥中添加粘尘剂降尘机理，并在煤矿现场进行了多次对比试验，结果表明，在水炮泥中添加粘尘剂比普通水炮泥更有效地降低爆破后的粉尘浓度，其相对降尘率最高时可达９７．５％。     

水炮泥中添加粘尘剂降尘方法的研究

简要分析了在水炮泥中添加粘尘剂降尘机理，并在煤矿现场进行了多次对比试验，结果表明，在水炮泥中添加粘尘剂比普通水炮泥更有效地降低爆破后的粉尘浓度，其相对降尘率最高时可达９７．５％。     

高效水炮泥爆破防尘技术的应用

分析了高效水炮泥降尘机理,通过现场应用试验,对高效水炮泥和普通水炮泥的降尘效果进行了对比分析,结果表明：加有添加剂的水炮泥溶液的表面张力比纯水的表面张力要低,且在添加比例为10%时最为合适;添加高效水炮泥比普通水炮泥的呼尘性粉尘浓度降低12.62%～64.62%,全尘浓度降低11.78%～63.39%.     

矿井采运过程典型粉尘防治技术装备研发与应用

针对矿井作业环境粉尘污染日益严重,且现有技术手段防治难、协同弱、效果差等问题,为了从源头上实现矿井粉尘的高效控除,改善矿井作业环境、保障作业人员身心健康,对矿井开采、掘进以及运输等3个典型作业环节的粉尘防治技术装备进行了系统研究开发,提出了金属矿采场多组份水炮泥抑尘、煤矿综采面封闭雾化控除尘、金属矿掘进巷道粉尘净化、煤矿综掘面风雾双幕协同增效控除尘以及矿井皮带运输转载点干雾降尘等高效技术装备体系,结合现场试验和工业应用,对所研发的系列技术装备性能进行了对比分析。研究表明：与普通水炮泥相比,多组份水泡泥对总尘、呼尘的抑尘效果分别提高了90%、80%以上;煤矿综采面雾化封闭控除尘技术装备在现场应用后,工作面平均总尘、呼尘降尘率均大于90%;金属矿掘进巷道粉尘净化系统的除尘效率高达91%以上,净化后的风流能够进入循环通风系统,有效提高矿井风流利用率;煤矿综掘面风雾双幕协同增效控除尘装备对总尘、呼尘的平均降尘率分别能够达到97.78%、98.13%;干雾降尘装置具有良好的降尘效率,在皮带运输转载点的降尘效率达到80.4%,在溜煤眼转载点处的降尘效率达到81.8%。     

新型水炮泥降低爆破烟尘的试验

为解决水炮泥爆破降烟尘效果不佳的问题,通过在水炮泥中加入一定的添加剂,研制了一种新型水炮泥,对添加剂中的主要成分进行了润湿性试验、表面张力试验、降毒性试验。试验结果显示加入一定量的添加剂后,可以达到提高浸润速度、降低溶液的表面张力、去除氮氧化物等有毒有害物质的效果;设计了添加剂在水炮泥袋中的添加方案和制作工艺,并进行了对比试验,结果显示加入添加剂后水炮泥爆破全尘降尘率提高了40%以上。     

高效水炮泥降尘试验研究

分析了高效水炮泥的降尘机理,从润湿能力和表面张力两方面对不同浓度(添加剂与水的比例)的高效水炮泥溶液性能进行了实验室测定;通过现场应用试验,对高效水炮泥和普通水炮泥的降尘效果和沉降时间进行了对比分析,结果表明:在添加荆与水的质量比为0.1时,溶液的润湿能力大且表面张力小;与普通水炮泥相比,在炮掘工作面使用高效水炮泥时巷道内的呼吸性粉尘浓度降低40%～83.3%,全尘浓度降低41.9%～80.1%,完全沉降时间也明显降低.     

露天矿爆破(烟)粉尘的爆炸水雾降尘技术研究

露天爆破会产生大量高浓度的炮烟和粉尘,受爆破飞石、冲击波等有害效应影响,一般喷淋等降尘措施无法靠近实施;传统的爆区地面洒水沁润和爆后喷淋方法对瞬时、高速强扩散的高浓度蘑菇状炮烟及粉尘治理效果不佳,露天(矿)爆破有毒炮烟和高浓度粉尘是露天采场及大气污染治理的难题。针对露天爆破炮烟和爆破粉尘治理难题,提出了以导爆索激发预先布设在爆区内的水袋生成爆炸水雾场,爆区抛掷前方阻拦、上部覆盖、同步生成和就地吸附为核心技术手段的爆炸水雾降尘技术方法。通过正交试验确定了爆炸水袋定型及水雾场规模,根据台阶深孔爆破的高速DIC测试结果确定了爆炸水雾降尘设计的关键技术参数。现场降尘试验效果显示爆炸水雾对地处干旱半干旱地区的白云铁矿爆破烟尘可以直接吸附、就地捕捉,在距离爆区100 m处爆破烟尘的浓度降低37%,爆破污染源头降尘效果显著,为露天矿山绿色开采创造了有利条件。     

动静组合作用下大跨度凿岩硐室稳定性分析

安徽某铜矿采用大直径垂直深孔阶段矿房法开采，首采采场开采深度为800 m，跨度达到30 m，爆破振动对周边岩体及采场结构产生了极大扰动，加之大爆破过程引发岩体能量的释放和转移，极有可能形成采场主要结构失稳，威胁回采安全。为研究大跨度凿岩硐室在动静组合作用下的稳定性，依据矿山实际情况，利用FLAC3D 5.0数值模拟软件对该矿首采矿段201大跨度凿岩硐室在动静荷载组合作用下的稳定性进行了数值模拟分析，并与现场监测结果进行了对比。研究表明：开采过程中，最大主应力以及塑性区主要集中于条柱上，顶板在失去条柱支撑后位移增加较大，条柱支撑作用明显；开采结束后，条柱全部回采，顶板位移达到最大值，间柱成为主要支撑结构，整个开采过程中凿岩硐室较为稳定，分析结果与监测结果相吻合。建议后续开采之前适当增加凿岩硐室条柱宽度并实施锚网联合支护以提高抗压能力；通过优化爆破参数降低爆破振动对顶板的影响，并对凿岩硐室中间区域的顶板施加长锚索支护；对模拟分析和监测中容易出现破坏的区域进行布点监测，为后续开采中地压灾害防治提供有价值的信息。     

基于Fluent的扁平硐室采场粉尘浓度分布及运移规律研究

基于气固两相流理论及扁平型硐室采场特点,建立粉尘运移模型,运用FLUENT软件中的k-ε双方程模型和离散相模型(DPM)对采场爆破后通风20min内粉尘浓度变化,以及在不同入口风速下粉尘的运动轨迹进行了数值模拟。结果显示粉尘浓度分布受风流流场影响显著,爆破0～50s时间内粉尘受回流作用聚集在硐室左侧隅角及边壁附近,50s之后粉尘开始由主风流带出硐室,60s后开始进入循环净排阶段,在0～70s内粉尘浓度下降最快,70s以后采场内的粉尘主要是呼吸性粉尘,沉降时间较长。对粉尘运移的数值模拟显示,不同入口风速对粉尘的运移影响明显。     

供气压力对煤矿井下气水喷雾降尘的影响

为了分析供气压力对煤矿井下气水喷雾降尘的影响,基于自行设计的气水喷雾降尘试验平台,采用多普勒相位干涉仪与粉尘浓度测定仪对不同供气压力下的气水喷雾雾化特性和降尘效率进行测定。结果表明：随着供气压力的增加,耗气量几乎呈线性增加,而耗水量几乎呈线性递减;雾滴粒径随着供气压力的增加而不断减小,但当供气压力达到某一值后,继续提高供气压力,雾滴粒径变化不明显;雾滴平均速度与数密度均随着供气压力的增加呈现先增加后减小的变化规律,而空间水含量则随着供气压力的增加持续下降;随着供气压力的增加,气水喷雾对全尘和呼吸性粉尘的降尘效率均先升高后降低;在采掘工作面进行气水喷雾降尘时,供气压力即不能过高也不能过低,为确保全尘和呼吸性粉尘的降尘效率,应选择与供水压力较为接近的供气压力。     

移动式矿用湿式振弦旋流除尘器的机理分析及实验研究

基于传统湿式除尘器在矿山井下应用中存在的除尘效率较低、阻力大等问题，研发了一种适合矿山井下使用的移动式矿用湿式振弦旋流除尘器。介绍了该除尘装置的结构、工作原理和除尘机理，并对该除尘装置的除尘效率和阻力特性进行了实验研究。除尘机理分析表明：该除尘器有机地利用了喷雾降尘理论、振弦栅捕尘理论与旋流除尘理论，借助水雾、水滴、水膜、旋流4级除尘技术，使雾滴与含尘气流接触面积大、接触时间长、捕尘效率高。试验研究表明：综合考虑除尘效率和阻力因素，该除尘器运行时的最佳风速为10～12 m/s，对总粉尘的除尘效率大于98%，对呼吸性粉尘的除尘效率大于96%，阻力小于700 Pa，在矿山井下除尘系统具有广泛的应用前景。     

露天台阶爆破粉尘的爆炸水雾场拦截降尘技术研究

露天台阶爆破粉尘具有瞬时性、浓度高和扩散快等特点,危害采场作业人员身体健康,增加机械设备进风系统损耗,并污染周边大气环境。由于爆破飞石和冲击波等危害使人员、设备无法靠近爆区污染源,导致传统洒水降尘措施无法同步实施。采用数值模拟与现场试验相结合的方法研究爆炸水雾降尘,结合白云鄂博铁矿实际情况,建立了露天台阶爆破三维流场模型,分析了爆炸水雾场及爆破粉尘生成的技术特性。依据爆炸水雾场和爆破粉尘模拟结果,提出了爆炸水雾场拦截降尘的技术方案,确定了水袋在台阶坡面前16~21 m的合理布置范围,得到了爆破粉尘横向动态运移轨迹和时间之间的函数关系,确定了水袋合理激发延期时间,即Δt=t-1.21。利用SPSS软件对水雾定型试验结果进行了极差分析,确定了水袋规格和爆炸荷载优化组合。试验显示,爆炸水雾场生成空间尺度达18 m×8.7 m,水雾至最大空间尺度用时1.2 s。现场爆破降尘试验结果表明：在台阶坡面前18.5 m位置铺设水袋,设置其激发合理延时1 100 ms,测得距爆区50、100 m处粉尘浓度分别降低了43.6%、40.9%,实现了爆炸水雾场与爆破作业的同步实施,降尘效果显著。     

新喷混凝土强度受爆破荷载影响的模型试验

以物理模型试验为主要手段,利用预埋试件拉拔法测得模拟喷射混凝土薄层的强度,辅以电阻应变测试,从受振时不同龄期、距掘进工作面不同距离、同一断面不同位置这3个方面,研究了新喷射混凝土受爆破荷载后,其强度质量发展的变化。试验结果表明:在龄期5~12 h期间,由于混凝土未达到终凝状态,一定量的爆破振动可提高喷射混凝土的密实程度,进而促进喷射混凝土的强度增长,起到"捣实"的作用;龄期12~24 h为新喷混凝土受爆破动载影响的主要时期;而龄期大于24 h的喷射混凝土,受爆破动载的影响则逐渐减小。距掘进工作面1.8 m以内的喷射混凝土强度受到爆破振动降低最为严重,而1.8 m以后,爆破动载对喷射混凝土终凝强度的影响逐渐减小,9 m以后则无影响。通过对比同一断面不同位置处喷射混凝土薄层的强度变化和应变波形,得知爆破动载对硐室拱顶位置的喷射混凝土层强度影响最大。     

泡沫降尘新技术在官地矿掘进工作面的应用实践

针对官地矿掘进面现有矿尘治理技术的不足,在分析泡沫降尘机理的基础上,在该矿22608副巷掘进工作面进行了泡沫降尘的工业性试验,试验利用井下已有的压水和压缩风流为动力,通过添加器添加发泡剂,经与发泡器产生高性能泡沫,并由喷头喷射至产尘点,捕捉粉尘。测试结果表明:在掘进机司机处,泡沫对全尘的降尘效率达到82.13%,为水雾降尘的2.18倍,对呼吸性粉尘的降尘效率达到84.82%,为水雾的2.2倍,有效治理了22608副巷掘进面粉尘灾害,改善了作业面环境,提高了作业效率,现场试验表明该项技术具有很强的现场适用性。     

岩巷炮掘烟尘回风特性与治理措施研究

煤矿井下岩巷炮掘会产生大量烟尘,烟尘中含有CO及粉尘等有害物质,不仅会对井下作业人员身体造成损害,而且污染地面大气环境。通过实时监测淮北矿业集团杨柳煤业103采区变电所巷道内放炮前后的粉尘浓度与CO浓度,对岩巷炮掘烟尘的回风特性进行了研究,得出炮烟粉尘浓度变化具有“双峰特性”;对双峰产生的原因进行了分析;并根据炮烟回风特性,针对性地提出了综合治理措施,即包括确定合理的巷道清洗周期、设置回风水幕帘及采用高效水炮泥等。     

水间隔装药降尘爆破技术在高村铁矿的应用

露天矿山爆破粉尘含大量微细颗粒,严重污染采场环境。通过分析水雾除尘机理,自主设计并建立爆破粉尘测试系统,在高村铁矿进行水袋间隔装药结构与岩粉间隔装药结构的爆破粉尘对比试验,结果表明：采用水袋间隔装药,粉尘吸附效果较好,吸附率达到46.72%～51.20%;同时在改善破碎块度方面也优于岩粉间隔装药。水间隔装药降尘爆破技术在露天采矿以及非矿山领域的工程爆破中具有广阔的应用前景。