综采工作面高压喷雾降尘技术参数确定方法

针对国内煤矿普遍错误地以为雾化效果越好降尘效果越好的问题,指出了高压喷雾降尘技术应该以粉尘性质为依据,合理选择喷雾参数。以晓南矿W3709综采工作面为例采用了理论计算及实验室试验的方法,进行了W3709综采工作面粉尘特性分析,确定了最佳喷雾粒径范围为50~70μm;将根据喷雾粒径确定的喷嘴直径1 mm与压力12 MPa应用于W3709综采工作面,降尘效率在原有降尘措施基础上提高了86%以上。     

气水两相流喷嘴喷射条件对雾化降尘影响的实验研究

喷嘴的雾化特性和喷雾降尘系统的设计直接影响到矿道雾化降尘的效果。文章设计加工了一种气水两相流雾化喷嘴,和一套完整的除尘系统实验平台,开展了不同喷射条件参数下的雾化特性实验和不同雾化特性的雾化降尘效果实验。研究表明,喷嘴雾滴粒径随着气压的增大而减小,随着水压的增大而增大,在一定气液比值范围内,喷嘴具有良好的雾化性能,粒径小,雾化均匀,在外流场中沿横向方向几乎不变,沿轴向方向逐渐增大;且实验发现降尘效率随着雾滴粒径和雾化量的的增大而减小,随着粉尘浓度的增大而增大,在雾滴粒径小于10μm时,对呼吸性粉尘的去除有良好的效果。为气水两相流喷嘴的使用和除尘装置的设计与布局提供了思路和关键技术支撑。     

冬瓜山铜矿某卸矿站综合防尘系统设计与应用

针对冬瓜山铜矿-580 m中段卸矿站粉尘污染严重的问题,提出了1套综合防尘系统,该系统由高压喷雾降尘系统、通风排尘系统和超限喷雾系统3个部份组成,高压喷雾降尘系统较彻底的解决了本水平下料的粉尘污染问题,本水平的降尘效率达到了80%以上,同时提高了其他水平的降尘效率;通风排尘系统应用后,在其它水平下料后5 min内,能使-580 m中段卸矿站粉尘浓度低于20 mg/m³;而超限喷雾系统的应用,使风流在通过水幕后其粉尘浓度降低70%以上。该系统实际应用取得了显著效果,可为类似矿山提供参考。     

煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果实验研究

为分析煤矿井下高压喷雾雾化特性及其降尘效果,采用自行设计的喷雾降尘实验系统,对井下常用的螺旋型压力喷嘴在不同压力下的雾化特性及其降尘效果进行了系统的实验研究。结果表明：① 随着喷雾压力的提高,喷嘴流量不断增加,而雾化锥角不断减小。② 喷雾所形成的雾粒的粒径随着喷雾压力的增加而减小,但当压力增大至8 MPa时,继续增加压力,减小幅度有所减缓。③ 随着喷雾压力的增加,全尘和呼吸性粉尘降尘效率均不断增加。当喷雾压力增加至8 MPa后,若继续提高喷雾压力,降尘效率提高不明显。④ 依靠增加喷雾压力来提高降尘效率（特别针对呼吸性粉尘）具有一定的局限性,对于实验所选用的喷嘴喷雾压力选用8 MPa较为合理。⑤ 喷雾所产生的雾粒,对于跟雾粒平均粒径接近的粉尘颗粒降尘效果最好;对于粒径小于雾粒平均粒径的粉尘颗粒,降尘效率随着粉尘粒径的减小而减小;而对于大于雾粒平均粒径的粉尘颗粒,降尘效率随着粉尘粒径的增加而略有下降。     

综放工作面粉尘场与雾滴场耦合关系的实验研究

为了得到综放工作面雾滴场与其捕获的粉尘场之间的定量关系，根据模拟综放工作面通风风速的封闭式实验箱，设计了由供水系统、供风系统、测粒系统、测压系统、测尘系统、发尘系统等组成的综放工作面粉尘场与雾滴场耦合关系测试实验平台。采用三维激光多普勒粒子动态分析仪对包括直射喷嘴、单式离心喷嘴、混合式离心喷嘴等目前煤矿普遍使用的六大类压力喷嘴进行了尘雾场耦合实验，即在风机开启时，分别测定释放尘源前后的雾滴粒径，利用Matlab数值分析方法，得到了雾滴粒径在\[40,65\]、\[65,100\]、\[100,160\] μm等3个区间内无尘液滴平均粒径与其捕获尘粒平均粒径之间的拟和函数表达式。提出针对呼吸性粉尘的雾滴最佳捕尘粒径应为［15，70］μm，实现了对喷雾降尘理论的改进与完善。     

金属矿山爆破微细粉尘云雾除尘机理及试验研究

为降低金属矿山爆破微细粉尘浓度,提出了巷道全断面云雾除尘技术,净化回风流中的粉尘。利用自行设计的雾化实验平台,分析了云雾喷嘴的雾化效果及气压、水压对雾化效果的影响,获得气流量、水流量随气压的变化规律,认为当气压为0.5 MPa,水压为0.2 MPa,水流量为35 L/h,气流量为2.65 m3/h时,云雾雾滴中值粒径D50最小,约6.0 μm。基于云雾喷嘴雾化特性及最佳工况条件,以云雾除尘主机和气水源处置为主体,研发了巷道全断面云雾除尘技术,并在梅山铁矿进行了现场试验。结果表明：爆破落矿后,经云雾除尘装置净化后,回风流中全尘、呼吸尘的降尘效率分别为96.89%、96.04%,表明云雾与粉尘粒径匹配效果好,可有效降低沿风流方向的微细粉尘浓度,提高降尘效率,取得较好经济效益和社会效益。     

可控循环通风技术在低瓦斯煤矿中的应用

针对深部煤矿低瓦斯矿井边远采区,因通风路线长、风阻大,面临采掘工作面供风不足,温度高,作业环境恶劣等问题,为提高回采效率和充分利用工作面风量,对低瓦斯煤矿中采用可控循环通风技术的可行性进行了研究;并对回采工作面可控循环通风方式、通风参数的确定进行了分析,结果表明:在低瓦斯煤矿矿井中,只要合理的控制循环风并配合除尘、除湿和调温等设备,对于降低能耗、除尘和保证煤矿安全生产具有良好的应用价值。     

安家岭储煤场输煤暗道通风除尘技术应用研究

针对输煤暗道的生产工艺现状,提出了采用通风与密闭抽尘净化技术,结合转载落料点密闭干雾降尘等技术措施,实现了输煤暗道内粉尘的的综合治理,通过粉尘浓度在线监测系统进行智能化控制,实现对输煤暗道通风除尘系统的远程连续监测监控,输煤暗道转载点下风侧5 m作业人员通行的位置总粉尘浓度由380.8 mg/m3降至19.8 mg/m3,降尘效率达94.8%,呼吸性粉尘浓度从96.7 mg/m3降至8.4 mg/m3,降尘效率达91.3%,降尘效果较好,有效地解决了输煤暗道及其转载落料点的粉尘污染问题,为输煤暗道内的粉尘防治提供参考依据。     

煤矿综放工作面高压雾化降尘对粉尘颗粒微观参数影响规律分析

喷嘴高压雾化降尘是综放工作面首要防尘方法。对于喷雾前后粉尘浓度的降低情况研究较多,而忽视了喷雾前后尘粒的粒度、粒径分布、形状系数、比表面积等颗粒微观参数的变化情况。采用显微颗粒图像分析法对生产现场喷雾降尘前后各主要作业地点的粉尘进行了微观参数测定。结果表明:喷雾降尘前后,各采样点的D10,D25,D50,DP,XNL,XNS一般在1.0~7.0μm之间小幅度变化,但D75,D90,D100,XNV,XLS,XLV,XSV,XPV却在3.3~56.8μm之间大范围变化;粉尘粒度变化与喷嘴雾化效果的关系为雾化效果越好,粉尘粒度则变得越大,反之亦然;喷雾降尘对粉尘的形状系数和比表面积影响较小;雾化降尘前后,工人主要作业区域呼尘所占比例及其4种粒级频率分布、累计分布较大幅度降低;除粉尘浓度外,还应将粉尘粒度及不同粒径粉尘颗粒的频率分布与累计分布的变化情况作为考核喷嘴雾化降尘效果的重要依据。     

高压喷嘴雾化参数的实验研究

喷雾降尘中风速对喷嘴雾化性能参数的影响直接影响喷雾降尘效果。为此,开展了风速对喷嘴有效水量及分布均匀度、雾粒粒径的影响试验研究,得出喷雾雾粒粒径与粉尘粒径分布范围接近时降尘效果最佳;随着喷雾压力增大、喷雾射程增加、喷雾流量加大,喷雾覆盖面积略微增加;而随风速增大,喷雾射程和喷雾覆盖面积大大降低;在风流的影响下,喷嘴有效水量为无风流条件下有效水量的80%左右。基于试验研究结果,在夏甸金矿卸载站矿车卸料点采用优选喷嘴喷雾降尘后,总粉尘和呼吸性粉尘浓度降尘效率分别高达91.1%和90%,降尘效果较好。     

高深直溜井卸矿口产尘规律及防治技术研究

针对夏甸金矿高深直溜井卸矿口的产尘能力、含尘气流时空演化规律及粒度分布规律进行了分析。卸矿口逸散含尘气流中,10μm粒径以上的粉尘占比为7%,而粒径在10μm以下的粉尘占比93%,呼吸性粉尘占比高。基于现场的通风条件、卸矿口尺寸面积及产尘规律,采用fluent软件进行模拟,对比分析了密闭抽尘前后的含尘气流运动轨迹,提出了密闭抽尘净化的治理措施。治理后高深直溜井卸矿口逸散的总粉尘浓度由420 mg/m3降低至8.7 mg/m3,降尘效率达到了97%以上,有效地解决了高深直溜井卸矿口粉尘逸散污染问题。     

地下金属矿山矿房直接降尘技术

根据地下金属矿山矿房爆破后出矿时粉尘浓度大、持续时间长的特点,通过分析现阶段喷雾降尘方法存在缺点和不足的原因,提出利用高压降尘喷枪将降尘水直接作用于产尘源,从粉尘产生的源头上降低爆破后和出矿时的粉尘浓度。根据这一思路,设计制作了适用于地下金属矿山的降尘喷枪,通过传粉尘浓度感器控制降尘喷枪的开启,使降尘过程实现自动化。目前该技术已经在会宝岭铁矿现场进行了应用,较常规水幕降尘方法,可将爆破后等待炮烟时间缩短60%以上,可降低出矿巷道内粉尘浓度75%以上,降低上水平回风巷道内粉尘浓度60%以上。     

探究喷雾除尘方式及粉尘粒径分布规律的数值模拟研究

为研究喷雾除尘方式及粉尘粒径分布规律,利用CFD模拟分析除尘器内部粉尘颗粒扩散规律,对其降尘效果进行仿真模拟研究。该设备喷雾所利用的水可循环,无需人工持续供水,且箱体底部增加海绵垫吸收雾滴和粉尘,多余的水经由排水口排出,进水口吸入继续循环工作,环保绿色可持续。结果表明:喷射源设置3处,其中喷射源在①(x=0.3,y=0,z=0.8)、②(x=0,y=0,z=0.8)和③(x=-0.3,y=0,z=0.8)位置处时,风流受到一定阻碍作用,使得前中部粉尘较难继续向除尘器后部扩散,进而形成绕流,致使粉尘颗粒的运动轨迹发生较大偏移,除尘器后半段粉尘浓度偏低,约为0.0008kg/m3;对除尘器出口面设置trap捕捉粉尘颗粒,分析粉尘粒径分布,表明除尘器可以有效降低粉尘浓度,达到理想的除尘效果。     

受控循环通风技术降温理论分析及应用探讨

采用受控循环通风技术对矿井区域进行降温的研究分为两部分:1)采用受控循环通风技术,有效提高区域作业面的风速,达到降温的目的;2)采用高压喷雾系统进行循环风降温。基于上述两个问题的研究,得出如下结论:受控循环通风技术可以在有限进风的情况下,通过合理利用净化后的区域污风,达到提高区域有效风速、降低区域高温的效果;对循环风采用高压喷雾降温技术,降温量可根据喷雾水温进行有效控制,喷雾水温是降温效果好坏的关键。     

露天矿井作业环境分析与治理

针对山西忻州神达朝凯煤业有限公司采煤过程中的粉尘现状,分析了矿井粉尘污染源及特点,对工作面粉尘粒径进行测定分析,提出了喷雾联动装置、抑尘剂降尘的方法,有效降低了粉尘浓度。     

井下回采工作面呼吸性粉尘危害现状及防治对策

为了掌握我国井工煤矿粉尘危害程度及防降尘技术的应用情况,对全国13个省市98家井工煤矿回采工作面呼吸性粉尘通过定点短时间采样法进行采集,分析了呼吸性粉尘样品928例,对其中29家井工煤矿回采工作面粉尘防治技术应用情况进行了调研。经过分析、统计后发现:458例样品检测结果超过5 mg/m3,超标率为49.35%;29个煤矿中进行煤层注水的有17个,占总数的58.6%;实现采煤机组内外高压喷雾的有7个,占总数的26.9%;采用降柱、移架自动喷雾的有14个,占总数的63.6%;采用放煤自动喷雾的有9个,占总数的64.3%;采用自动净化水幕的有12个,占总数的41.4%;采用转载点自动喷雾的有3个,占总数的10.3%。结果表明:井工煤矿呼吸性粉尘危害严重,综合防降尘技术措施未得到广泛应用,在防降尘技术措施方面仍需进行深入研究。     

金属矿山爆破除尘降毒实验研究

以爆破过程除尘降毒为目的,分析了金属矿山爆破尘毒来源,根据实验场所情况,选取水封爆破和喷雾除尘结合使用的方案进行实验。实验结果表明,水封爆破和水雾除尘对于降低粉尘和有毒有害气体浓度具有明显的效果。     

大倾角综放面尘源特性与抑尘引射除尘系统研究

考虑大倾角综放面生产条件复杂,采煤机产尘量大,放煤口处的粉尘易扩散,运用现场测试与实验分析相结合的方法对采煤机割煤时产尘量和粒径分布进行研究,对采煤机割煤工序浮尘量与落尘量进行了测算,设计了集抑尘、强化喷雾除尘和尘流控制的大倾角综放工作面采煤机抑尘引射除尘系统,并进行现场试验应用。结果表明:采煤机割煤时产生的粉尘近一半为浮尘,粉尘中位粒径为8.22μm,呼吸性粉尘约占全尘的44.5%,应重点防治。采煤机抑尘引射除尘系统对呼吸性粉尘的除尘效率由原来的49.5%提高到了65.3%。通过在液压支架上安装喷雾喷嘴和引射除尘器,对全尘的除尘效率由69.4%提高到85.7%。该方法可为大倾角综放工作面放煤口位置处的粉尘防治提供参考。