矿用空气幕的研究现状及一种新型矿用空气幕

矿用空气幕最基本的作用是在煤矿井下调节风流和防治粉尘,在调节风流方面,可以起到阻断、引射、增加巷道的风流、减小巷道阻力的作用;在粉尘防治方面,能够降低煤矿井下产尘地点的粉尘浓度。在前人研究的基础上研制了一种新型矿用空气幕,有效的将掘进工作面产生的高浓度粉尘与司机隔离,并利用除尘风机将粉尘除去,达到了净化作业环境的目的,保障了作业人员的身体健康。     

矿井风流空气幕控制技术的研究进展

分析了国内外矿用空气幕的研究进展,介绍了矿用空气幕的几种布置形式,阐述了多功能矿用空气幕在控制风流反向、控制风流循环、控制风流短路、增加或减少巷道风量等方面的作用及效果.     

矿井空气幕隔断巷道风流影响因素分析及实验

针对目前矿用空气幕隔断巷道风流的特点和结构设计的要求,通过对单机循环型空气幕流动模型理论分析得到空气幕控制风流的主要影响因素.进一步运用相似原理,建立空气幕隔断巷道风流实验的模型,通过实验得出该巷道空气幕的最优角度为30°和最佳供风器出口宽度为8 cm.最后,利用FLUENT进行数值模拟计算,来验证实验结果的正确性.本研究结果对矿用空气幕隔断巷道风流的结构设计具有重要的理论指导作用.     

某矿山矿用空气幕理论模型分析

利用Matlab语言,绘制了隔断风流或引射风流型空气幕有效压力数学模型三维效果图。在其三维坐标系中分析了其空气幕引射风量Q与风机台数n、空气幕出口风速VC、安装空气幕巷道的通风阻力△H、巷道风阻R、空气幕出口断面积Sc等之间的变化规律。并对空气幕隔断风流和引射风流的特性进行了试验研究,为矿用空气幕的实际应用提供了可靠的理论与技术指导。     

隔断或引射风流型矿用空气幕理论模型分析

利用Matlab语言,借助计算机绘制了隔断风流或引射风流型空气幕有效压力数学模型三维效果图。在其三维坐标系中分析了其空气幕引射风量Q与风机台数n、空气幕出口风速V_c、安装空气幕巷道的通风阻力ΔH、巷道风阻R、空气幕出口断面积S_c等之间的变化规律。并对空气幕隔断风流和引射风流的特性进行了试验研究,为矿用空气幕的实际应用提供了可靠的理论与技术指导。     

基于3D VS仿真系统的多机并联矿用空气幕模拟

应用3D VS仿真系统软件对某钨矿1058 m平硐安设矿用空气幕进行模拟,分析不同运行方式矿用空气幕对井下采区通风效果的影响,通过比较采区需风量与矿用空气幕运行方式、风机数量等之间的关系,确定采用2台风机并联运行矿用空气幕在1058 m平硐引射风流。结果表明,矿用空气幕能合理分配采区的进风量,使得主要采区的进风量由27.5 m3/s增加到50~55.7 m~3/s,可显著改善采区的通风效果,保护工人的身体健康,提高劳动生产效率。     

空气幕内气流场的数值模拟与分析

矿用空气幕是一种较好的风流控制技术。但由于现阶段研究还不深入,空气幕的结构设计、参数确定还仅依靠具体的实验分析,具有很大的局限性。采用有限元分析软件ANSYS对矿用空气幕内的空气流动进行仿真分析,得到流体的速度、压力的分布图,为矿用空气幕选择更合理的结构参数提供了依据。     

矿用空气幕隔断风流理论模型及其应用研究

利用流体力学、有效压力理论、通风理论以及能量守恒定律等,对矿用单机、多级串并联空气幕隔断风流理论模型进行了研究,并按照多级并联空气幕隔断风流替代风门这一理论模型,选择了车辆和行人频繁且风门难以发挥作用的地段进行了实际应用研究,并取得了成功。     

综采工作面司机处粉尘隔离技术的研究及实践

根据流体力学中空气射流理论,从理论和实验上研究了空气幕隔离综采工作面司机处呼吸性粉尘的原理及其方法。空气幕在采煤机司机工作区与煤壁间形成了一道“无形透明的屏障”,阻隔采煤机截煤过程中粉尘向司机处扩散,应用于现场效果明显,隔离呼吸性粉尘效率达８２．３４％。     

空气幕在矿山应用的效果

根据循环型空气幕的有效压力理论研究和空气幕隔断机理空气幕的特点,举例空气幕在矿山中的应用。结果得出空气幕具有隔断风流的和控制巷道内的风流反向。其优于手动或自动风门。为解决井下运输繁忙的巷道的漏风问题开辟了新的途径。因而确保井下风流的正常流动,有利于保护工人的身体健康和井下的安全生产,在矿山具有广阔的应用前景。     

综掘工作面旋流气幕抽吸控尘流场的数值模拟

针对配有附壁风筒综掘工作面旋流气幕抽吸控尘流场的特点,分别采用k-ε和k-ε-Θ-k_p数学模型建立了该流场单相风流流动和气体-粉尘颗粒两相流动的数学模型,基于同位网格的SIMPLE算法,利用Fluent软件对该流场风流及粉尘的扩散进行了数值模拟。模拟结果显示,综掘工作面旋流气幕抽吸控尘系统可在掘进机司机的前方形成基本封闭整个巷道断面的旋流气幕,能有效地将粉尘封闭在掘进头至掘进机司机前方0.5 m的空间内,防止粉尘向其它区域扩散。依据模拟结果和工作面现场的实际条件,设计了由附壁风筒和抽尘净化装置构成的综掘工作面旋流气幕抽吸控尘系统,该系统在综掘工作面应用后,有效地降低了工作面现场各作业地点的粉尘浓度,取得了较好的降尘效果。     

综掘工作面压风气幕形成机理与阻尘效果分析

为了确定综掘工作面压风气幕形成机理与阻尘效果,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,分析了压风口与工作面不同距离时风流与粉尘流场运移规律,结果表明：压风气幕的形成主要由压风涡流风流场与工作面距离决定,若涡流风流场与工作面距离大于抽风口与工作面距离,可在压风口与抽风口间形成风流方向均指向工作面的压风气幕,压风口与工作面距离越大,涡流风流场与工作面距离越大,越利于形成压风气幕;数值模拟确定了50 mg/m3以上高浓度粉尘扩散距离随压风口与工作面距离变化的数学关系式;现场实测也显示,压风气幕阻尘效果明显,压风口距工作面30 m时,形成的压风气幕使距工作面10 m断面测点的粉尘浓度降至19.2 mg/m3,有效提高了除尘风机抽尘量,降低了现场粉尘浓度。     

综采工作面隔尘空气幕模拟实验及应用研究

根据流体力学射流理论,分析了空气幕在综采工作面隔离粉尘的作用,并根据综采工作面应用空气幕隔尘的特点,设计了空气幕。在实验室对空气幕参数进行了模拟实验,得出了合理的综采工作面隔尘空气幕参数,现场实验应用取得了较好的隔尘效果。     

基于高压气幕技术的综掘面封闭式除尘系统参数优化设计

基于压抽混合式局部通风系统气载粉尘分布规律的模拟分析以及空气幕隔尘的原理,提出了基于高压气幕技术的综掘面封闭式除尘系统。该系统可将综掘机截割产尘有效地控制在综掘机司机前方,并配合高效除尘风机及合理设置吸尘口的位置,将工作面产尘抽出净化,从而可有效降低综掘面司机等有人作业区域的粉尘浓度。     

煤矿除尘技术的研究与展望

矿尘是煤矿安全生产中必须要考虑的因素之一,可导致尘肺病或粉尘爆炸等重特大事故的发生,给一线工人、煤矿企业和国家带来不可估量的灾难和损失。对泡沫除尘技术和风幕除尘技术进行了整理和归纳。泡沫除尘技术的提出极大地改善了喷雾除尘的效率,之后不断研制出新型发泡剂、泡沫发生器以及将泡沫除尘的具体应用等,但是该技术的研究仍存在空缺,成本太高和抑制粉尘的扩散使其无法广泛应用,在对泡沫除尘的研究过程中,应继续考虑如何使其从源头上减少粉尘的产生,同时抑制粉尘的扩散。风幕隔尘集尘系统有抽出式和压入式系统2种结构,在控制风流时,可以达到隔断、引射风流的目的,并且可以对风流增阻。目前,矿井风幕的理论体系与评价指标尚未完善,未来研究开发在完善基础理论研究的同时,将控制噪声技术、节能环保意识与自身的性能相结合。     

气幕控尘技术理论研究

根据流体力学中空气射流理论,研究了气幕控尘的原理,同时对气幕控尘相似理论进行研究,指出气幕是一种较好的控尘装置,其作用相当于在连采机司机与掘进头之间形成一道"无形透明屏障",阻止截煤过程中粉尘向外扩散,以达到净化回风流的目的。研究结论对气幕控尘的实验室试验和现场应用具有指导意义。     

气幕控尘模拟试验研究

根据流体力学的空气射流理论和附壁效应,结合现场实际条件在实验室对影响气幕控尘效果的因素进行了考察。实验得出了气幕发生器的喷孔直径设计为5mm、喷孔间距设计为1倍孔距、气幕风量设计为25～30m3/min比较合理。现场实际应用中为了保证气幕的控尘效果,在《煤矿安全规程》规定和现场许可的条件下,应尽量提高机载除尘器的处理风量,尽量减小压入风量,风筒出口与气幕保持比较大的距离为宜。     

高碱煤燃烧过程中碱金属沾污特性的预测模型研究

为了克服传统预测方法的局限性,笔者提供了一种能够准确预测高碱煤燃烧沾污特性的模型,该预测模型还可以根据煤的沾污特性给出其适用的温度范围。本预测模型采用三步化学萃取法来检测煤样中的钠含量,以避免对煤进行灰化时造成钠的挥发损失,因此能够直接精确地测定煤样中的总钠含量及各个形态的钠含量。另外,本预测模型不仅考虑钠、钾和固相沾污源的影响,同时考虑到其它易挥发组分(如碱土金属、硫和氯)对煤沾污特性的影响,并将温度引入沾污模型中。按本模型获得的沾污指数R_T预测量化区间如下:R_T≤0.60,弱沾污性;0.601.00,强沾污性。为验证该预测模型的准确性,分别以沙尔湖煤和神华准东煤为试验对象对预测模型进行了验证,验证结果表明:①700℃时,R_T=0.59<0.60,沙尔湖煤处于弱沾污区;850℃时,0.601.0,沙尔湖煤处于强沾污区。②神华准东煤相比于沙尔湖煤沾污性较弱。850℃时,R_T=0.53<0.60,神华准东煤处于弱沾污区;900℃时,0.60相似文献   

全岩机掘面压风空气幕封闭除尘系统的研究与应用

分析了掘进工作面压风空气幕的形成机制,并采用k-ε双方程模型建立了单相风流流动的数学模型,基于同位网格的SIMPLE算法,利用FLUENT软件对全岩机掘面压风口距掘进头不同长度时形成空气幕的状况进行了数值模拟,结果显示,随着压风口距掘进头长度的增大,压风形成覆盖巷道整个断面空气幕的能力不断增强,压风口距掘进头30 m时,在距掘进头约8.7 m的位置即可形成1.62 Pa的空气幕,是形成压风空气幕的最佳距离。设计了压风空气幕封闭除尘系统,在唐口煤矿南部回风大巷全岩机掘面试验了该系统压风口距掘进头分别为10,20,30和35 m时的除尘效果,数据表明,应用4种方式后,现场的粉尘浓度均有了明显降低,尤其压风口距掘进头30 m时,效果最为明显,全尘和呼尘的降尘率分别高达95.1%和96.1%,这与数值模拟结果一致。     

综掘面尘源动态变化下粉尘场优化的风流调控研究

针对综掘面风流状态不能实时动态变化及粉尘源位置不断移动导致巷道粉尘聚集严重等问题,设计了风流调控下粉尘场模拟的正交试验方案,采用FLUENT软件模拟分析了尘源动态变化下风流调控参数对粉尘浓度分布影响规律,并运用极差分析法分析了风筒出风口口径、水平偏转角度、垂直偏转角度三个影响因素的显著性,确定了粉尘场优化分布的风流调控方案。对柠条塔矿S1212胶运巷道出风口距迎头5m和10m时的风流调控进行实际测试得出：回风侧行人呼吸带高度平均粉尘浓度分别降低33.4%和34.3%,掘进司机处粉尘浓度分别降低45.3%和40.4%,结果表明,根据实际需求建立出风口风流调控方案,对出风口风流状态进行调控可以优化粉尘场分布,降低粉尘浓度,改善通风环境。