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。     

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。     

高压喷雾雾化特性及降尘效率实验研究

为了研究喷嘴的雾化特性和高压喷雾降尘效果,在模拟井下巷道降尘装置性能实验平台上开展了喷雾降尘实验.利用Spraytec马尔文粒径分析仪对孔径为1.0 mm的压力型雾化喷嘴进行了5种不同压力下的雾化粒径测量实验,得到了该喷嘴在不同压力下的雾滴粒径数据;通过对巷道喷雾段前断面和喷雾段后断面的粉尘浓度同步测量,得到了不同喷雾压力下喷雾降尘效率数据.实验结果表明:对于该型号的喷嘴,随着喷雾压力增加,喷嘴流量增加,雾化粒径减小,当压力达到一定值后,继续增加喷雾压力,雾粒减小的幅度减缓;在风速和发尘浓度一定时,全尘和呼吸性粉尘降尘效率随着压力的增加而增加,达到一定的压力值后增加的幅度减小;对于孔径为1.0 mm的喷嘴,降尘效果最佳的喷雾压力为8 MPa.     

供气压力对流体型超声喷嘴雾化特性及降尘效率的影响

为了掌握供气压力对流体型超声雾化喷嘴雾化特性及降尘性能的影响,借助自主研发的煤矿井下喷雾降尘实验平台,对流体型超声雾化喷嘴流量、雾化特性及降尘性能进行了实测。实验所涉及的喷嘴雾化特性参数包括雾化角、射程、雾滴粒径等,降尘性能采用全尘降尘效率和呼吸性粉尘降尘效率进行评价。实验结果表明:随着供气压力的增大,喷嘴空气流量呈幂函数形式增大,而水流量呈指数函数形式下降,气液体积流量比不断增大;喷嘴雾化角和雾滴粒径随着供气压力的增大而逐渐缩小,而雾滴速度和射程则表现为随供气压力增大而逐渐增大的趋势;对于本次实验所选取的供水压力,供气压力由0.2 MPa增加至0.7 MPa,喷嘴空气流量约增加100 L/min,水流量约降低1.3 L/min,雾化角和雾滴粒径分别约减小75°和60μm,而雾滴速度和射程分别约增加7.5 m/s和210 cm。喷嘴全尘降尘效率和呼吸性粉尘降尘效率均随着供气压力的增大呈现先增加后减小的变化规律,并在某一个供气压力下获得最高值。供水压力p_L不同,获得最高降尘效率所对应的供气压力p_air亦不同,喷雾降尘效果较优的气水压力组合有1号...     

内混式空气雾化喷嘴雾化特性及降尘效率研究

为了掌握内混式空气雾化喷嘴喷雾特性及降尘性能,借助自主研发的喷雾降尘实验平台,对内混式空气雾化喷嘴与X旋流型压力喷嘴流量、雾化角、射程、雾滴体积分数、雾滴粒径、雾滴速度等喷雾特性参数及降尘效率进行了实测,并对实验结果作对比分析。结果表明:随着供水压力的增加,内混式空气雾化喷嘴水流量和气流量分别呈指数形式递增和递减,气液质量流量比不断下/2次方成正比。随着供水压力的增加,2种喷嘴的雾化射程、雾滴体积分数及雾滴速度均增大。X旋流型压力喷嘴雾化角明显大于空气雾化喷嘴,其喷雾作用范围更宽;随着供水压力的不断提高,空气雾化喷嘴雾化角呈现先增大后减小的变化规律,而压力喷嘴则一直以较小的幅度不断减小。空气雾化喷嘴由于有压缩空气作为助力,在供水压力较低时能获得较为理想雾滴粒径,且随着供水压力的增大,雾滴粒径不断增大;普通压力喷嘴的雾化粒径随着供水压力的提高而减小,且需在较高的供水压力下才能获得理想的雾滴粒径。在相同的供水压力下,空气雾化喷嘴雾滴粒径和水流量均小于压力喷嘴,而雾滴体积分数、雾滴速度及降尘效率均高于压力喷雾。气水喷雾较压力喷雾具有明显的优势,获得相同的降尘效率,气水喷雾耗水量仅约为压力喷雾的一半。     

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。     

超生雾化降尘研究及应用

为解决某矿破碎筛分车间粉尘污染问题,采用喷嘴雾化理论设计喷嘴雾化降尘实验,并根据实验结果在该矿破碎筛分车间应用了超声雾化降尘技术。实验及应用结果表明：超声雾化发生器的液体雾化装置,气体辅助雾化装置和雾束形成器的几何结构影响喷雾的雾化参数与流量特性,液体雾化器与气体辅助雾化装置影响液体初次破碎与雾化,雾束形成器影响雾滴的二次破碎与约束液束形态;超声雾化发生器的气液比与气液压力比存在幂函数关系,幂指数为-1.09;雾滴粒径越小,雾滴的降尘效率越高,当雾滴D50为23 μm时,雾滴的降尘效率在94%以上;在破碎筛分车间振动筛给料皮带和筛上皮带受料点布置超声雾化发生器,超声雾化发生器开启后,车间内粉尘浓度降低至586～10.54 mg/m3,降尘效率在71.38%以上。     

神东矿区顶板垮落岩体在不同水化学条件下的离子迁移特征

采空区内含有大量的顶板垮落岩体，矿井水在地下水库内储存过程中，与采空区内顶板垮落岩体存在离子交换/吸附、溶滤等水岩相互作用，在一定程度上影响矿井水水质。采集了内蒙古哈拉沟矿区采空区顶板垮落岩体，对其阳离子交换容量(CEC)进行测定，并开展了不同水化学条件下(Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Ca²⁺质量浓度各250 mg/L)的水岩耦合静态吸附-溶出实验。实验结果表明：采空区顶板垮落岩体的CEC与粒径大小成反比，当粒径小于120目(0.125 mm)时CEC达134 mmol⁺/kg,采空区顶板垮落岩体中交换性盐基离子总量排序为交换性钙?交换性镁>交换性钠>交换性钾；静态吸附-溶出实验48 h后各体系中离子质量浓度趋于平衡，Na⁺体系溶液中阳离子质量浓度均有所升高，其他3种体系中，原有离子质量浓度均有所下降，且K⁺质量浓度下降幅度最大。采空区顶板垮落岩体交换至水溶液中的离子质量浓度由高到低的顺序为：Ca²⁺&g...     

煤矿井下气水喷雾雾化特性及降尘效率理论研究

为分析煤矿井下气水喷雾雾化特性及降尘效率,借助流体力学、多相流及气溶胶等相关理论,对气水喷雾雾化特性与喷雾降尘效率进行了全面的理论研究。根据流体力学与多相流相关理论,建立了求解空气雾化喷嘴气、液质量流量的完整方程组,并给出了雾化粒径和雾滴速度的计算公式;通过建立煤矿井下气水喷雾降尘数学模型,推导出分级效率的理论计算式,并采用Origin软件绘制出分级效率与供气流量、供水流量及粉尘粒径的关系曲线;同时,结合粉尘粒径和频率分布式,建立了全尘降尘效率与呼吸性粉尘降尘效率的理论计算式,并分析了粉尘中位径及粒径分布指数对降尘效率的影响。     

矿山喷雾降尘技术研究与应用现状综述

喷雾降尘技术以其操作简单、成本低、降尘效率显著等优势,成为矿山井下应用最为广泛的降尘技术之一。但传统喷雾降尘技术普遍存在雾滴粒径大、耗水量多、呼尘沉降效率低等问题。针对以上问题,国内外学者对喷雾降尘技术开展了广泛研究,但对其研究与应用现状缺少深入总结。基于此,基于近20 a来矿山喷雾降尘技术的相关研究文献,梳理了喷雾雾化降尘机理、喷雾雾化效果评价参数与测试方法、喷雾雾化效果影响因素、喷雾降尘效率及其影响规律的研究现状。研究结果表明:喷雾雾化效果评价参数主要包括雾滴粒径、雾滴速度、喷雾射程等;喷雾雾化效果与喷嘴结构、气水压力、液体物理特性等参数密切相关;喷雾雾滴粒径越小、雾滴速度越快,其对粉尘的吸附沉降效率越高。针对矿山喷雾降尘技术研究现状,分析了目前存在的不足,并提出了未来的主要研究方向,即进一步探究喷雾雾化机理、完善喷雾雾化效果评价参数、规范喷雾降尘效率测定方法、关注喷雾添加剂对作业人员身体健康与工作环境的影响。     

大采高综采面液压支架喷雾降尘方法改进与应用

针对大采高综采工作面粉尘污染严重的问题,基于相位多普勒激光干涉仪PDI200MD的雾化特性试验,分别测定6种喷雾降尘常用喷嘴在8 MPa喷雾压力下的宏观雾化特性,以及1.2 m/s扰动风流下的雾滴粒径分布,并根据试验结果设计了文丘里负压喷雾器以及液压支架喷雾降尘方法,最后通过现场粉尘浓度测定考察其应用效果。结果表明:孔径为2.2 mm的含X形导流芯混合式广角实心圆锥形喷嘴的雾化特性最佳,其在8 MPa喷射压力下,雾化角为73.5°,有效射程为5.3 m,流量为7.05 L/min;在1.2 m/s扰动风流影响下,特征粒径D_(0.5)、Sauter平均粒径D_(32)以及Herdan平均粒径D_(43)分别为38.541、33.951、41.162μm,雾滴轴向速度为26.415~57.468 m/s。液压支架喷雾降尘方法应用后,工作面采样点的总尘及呼尘浓度较传统喷雾降尘方法均出现明显降低,其平均总尘降尘率为86.4%,平均呼尘降尘率为82.5%。     

采煤机外喷雾系统数值模拟研究

为提高采煤机外喷雾系统性能,改善工作面作业环境,基于Pro/E与GAMBIT联合建立了采煤工作面模型,选用标准k-ε湍流模型构造采煤机外流场数学模型,并通过FLUENT仿真得到巷道内风流平均速度为1.8 m/s左右,符合《煤矿安全规程》的规定;对采煤机外喷雾系统进行了数值模拟,通过改变喷嘴口径、喷雾压力和扩散角等参数,得到了不同喷雾参数下的雾滴粒径和雾化浓度的变化规律:随着喷雾压力的增大,雾滴粒径减小,喷雾浓度分布更加均匀;小口径喷嘴雾化浓度较高,大口径喷嘴雾化区域浓度均匀、捕集面积大;小雾化扩散角下的雾粒速度相对较大,大扩散角下的雾流浓度分布均匀,但其穿透力差。分析结果为提高采煤机喷雾降尘效率,降低采煤工作面粉尘浓度提供了依据。     

矿井水水化学特征及资源化利用研究——以张集煤矿为例

由于煤炭开采活动大量矿井水被抽排至地面,造成严重水资源浪费和环境污染,为发展“绿色矿业”理念,探寻矿井水资源化利用的有效途径。以淮南煤田张集煤矿为研究对象,采集了矿区不同来源矿井水共82个水样,并选取Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、HCO₃^-七大离子和pH、TDS、EC、TH共11个指标作为水质检测依据,探讨了张集煤矿矿井水的一般水化学特征、主要离子成分、离子含量动态变化特征,并利用相关性和主成分分析方法深入探究矿区水样的水化学特征,然后依据水化学分析结果对矿井水进行水质评价,并按照“分级分类”标准进行水质等级划分,得到矿井水初步利用途径,最后计算水样钠吸附比(SAR),建立钠吸附比(SAR)和EC关系,划分张集煤矿矿井水盐渍化和钠毒害风险等级,最终判定研究区矿井水资源化利用的途径。得出结论：张集煤矿矿井水TDS含...     

出口直径对内混式空气雾化喷嘴雾化特性及降尘性能的影响

为了掌握喷嘴出口直径对气水喷雾降尘的影响,基于自行设计的气水喷雾降尘实验平台,对不同出口直径的空气雾化喷嘴流量、雾化特性及降尘性能进行了实测,并对实验结果作对比分析。研究结果表明:随着出口直径的增加,喷嘴耗水量几乎保持线性增长,而耗气量呈现指数增长的变化趋势;喷雾射程和雾滴体积分数均随着出口直径的增大不断增大,而雾化角先增大后减小;出口直径为2. 0 mm的喷嘴雾化质量最好,所形成的雾滴索太尔平均直径D[3,2]最小,且雾滴粒径呈现正态分布,雾滴尺寸较为集中;雾滴速度沿喷嘴轴线方向不断衰减,且喷嘴直径越大雾滴速度衰减越缓慢;随着喷嘴直径的增加,雾滴速度呈现先增大后减小的变化规律;全尘和呼吸性粉尘降尘效率随着喷嘴出口直径的增加均有所提高,但增幅较小;综合考虑喷嘴降尘性能、耗水量和耗气量等因素,在采掘作业场所进行气水喷雾降尘时,选择出口直径为2. 0～3. 0 mm的空气雾化喷嘴较为合适。     

诱导气流对转载点雾化特性影响规律的数值模拟与试验

为了分析煤矿转载点诱导气流对喷雾降尘过程中雾化粒度的影响,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）离散相模型的粒子跟踪技术,模拟了不同诱导气流条件下雾滴粒径的分布特性。分析结果表明：在诱导气流的影响下,雾滴颗粒向导料槽出口漂移明显,粒径统计项D[3,2]和D[4,3]随诱导气流风速的增加而减小,减幅分别为17.17%和16.19%;同时,雾化压力的增大,提高了雾滴颗粒发生二次破碎的强度,导致雾化粒度随压力的增大而减小。根据结论,对转载点高压喷雾降尘系统进行了改进,现场喷雾压力由1.5 MPa提高到6.2 MPa,调整雾化场轴向横截面与诱导气流方向之间呈30°夹角,现场实践表明：相对于改进前,转载点全尘浓度和呼吸性粉尘浓度分别降低了88.60%和78.96%。     

综掘工作面高压喷雾降尘技术研究

针对综掘工作面粉尘浓度高、治理困难的现状,研究了综掘工作面高压喷雾降尘技术,根据工作面粉尘粒径、喷雾粒径与降尘效率关系,确定了喷雾粒径最佳范围,并以新桥煤矿2501综掘工作面为例,在工作面粉尘分布规律测试的基础上,通过理论计算和实测验证确定了高压雾化喷嘴的型号和压力,结果表明,采用高压喷雾降尘技术后,工作面司机位置总粉尘降尘效率达92.5%,取得了较好的降尘效果。     

综采工作面喷雾降尘系统无线一体化技术应用

针对传统的喷雾降尘系统故障率极高、喷雾效果一般的问题,开发了一套无线一体化综采工作面喷雾降尘系统,对其系统组成、原理及特点进行了介绍,在阳煤二矿进行了粉尘浓度测试的工业试验。现场工业试验表明:无线一体化喷雾降尘系统应用后,工作面采样点的总尘及呼吸性粉尘浓度均出现明显降低,工作面采样点的粉尘平均全尘浓度从586.0 mg/m³降低至87.2 mg/m³,平均呼吸性粉尘浓度从277.6 mg/m³降低至34.3 mg/m³,平均全尘降尘率和平均呼吸性粉尘降尘率为85.2%、87.7%。     

基于多方法耦合的矿井突水水源识别模型研究

为快速准确地判别矿井突水水源,减少矿井突水事故带来的危害,以保德矿为例,选取Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺、SO₄^2-、Cl^-、HCO₃^-共6种水化学指标作为判别指标,通过分析各含水层水化学特征,确定了各含水层代表水样,以此为基础建立了耦合主成分分析-离群值检验-回归填补法-贝叶斯判别法的矿井突水水源判别模型,并将模型判别结果与PCA-Bayes模型判别结果做出对比。结果表明:保德矿采空区、二叠系砂岩含水层、石炭系砂岩含水层、奥灰含水层的水质类型分别为HCO₃-Ca·Na·Mg型、HCO₃-Na型、HCO₃-Na型和HCO₃·SO₄-Ca·Na·Mg型;保德矿水样主成分为Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺+K⁺     

煤层分段注水及高压喷雾综合防尘技术应用

店坪煤矿9^#煤煤尘具有爆炸性,掘进工作面长期受到煤尘威胁,设计采用煤层分段注水+高压喷雾联合降尘技术,对降尘系统相关参数进行优化。采用分段注水+高压喷雾联合降尘技术后,距迎头15 m回风侧总粉尘、呼尘浓度分别为32.4 mg/m³、7.9 mg/m³,降尘效率分别为94.4%、87.8%,掘进工作面粉尘浓度稳定在较低水平,取得了良好的除尘效果。     

疏水性煤尘高风速综采工作面湿润剂喷雾降尘试验

针对新景矿7210综采工作面风速高及疏水性煤尘给喷雾降尘所带来的难题,对喷雾中添加湿润剂提高降尘效果的机理进行了理论分析。在实验室对A型、B型及C型湿润剂降低矿井水表面张力及煤尘沉降时间进行了实验研究,优选出降尘效果较好的A型湿润剂。现场应用表明,喷雾中添加0.35%的A型湿润剂后,采煤机司机处平均粉尘浓度由原来的5 242 mg/m3降至376.3 mg/m3,降尘效率达到92.8%,取得了较好的降尘效果。