岩巷掘进工作面粉尘分布规律及数值模拟

运用现场测试和数值模拟相结合的方法,针对薛村矿掘进巷道的实际特点及现场实测数据,应用流体力学Fluent软件模拟在是否安装附壁风筒和除尘器两种情况下,掘进工作面粉尘源产生粉尘的分布及扩散规律。结果表明,在有除尘器除尘时,除了大大降低了巷道内的粉尘浓度外,还改变了残余粉尘的分布空间,改善了工作区域的粉尘环境。     

急倾斜综放工作面不同工序产尘规律的数值模拟及应用

为了掌握急倾斜综放工作面割煤、移架、放煤等不同工序作业时粉尘浓度的分布及变化规律,获取合理的通风除尘设计参数,基于气固两相耦合模型,以急倾斜综放工作面割煤、移架、放煤三大尘源的粉尘运动为研究对象,根据干粉粒度仪的测定结果设定各尘源参数,运用Fluent对各尘源的产尘浓度分布规律和工作面三维空间风速场进行数值模拟,并与现场实测的粉尘浓度相对比。结果表明：数值模拟与实测数据基本吻合;倾角大的工作面粉尘顺风飘移的距离比缓倾斜工作面更远;模拟结果表明在通风除尘设计中,最优排尘风速以2.6 m/s左右最为合适,采煤机司机处粉尘浓度约650 mg/m3,采煤机下风侧20 m粉尘浓度降至300 mg/m3以内;在液压支架安装侧吸式引射喷雾除尘器,并结合放煤板喷嘴喷雾,可明显提高放煤时的降尘率。     

综掘工作面新型风幕湿式离心除尘系统

通过测定掘进巷道粉尘浓度,确定粉尘浓度分布规律、KCS除尘系统组成及其工作特性,采用数值模拟方法分析掘进机除尘器不同结构内部气流运行规律,确定选用分流板加3排挡板作为新型高效除尘器的内部结构;通过3个现场试验,验证了数值模拟结果,该新型除尘器在掘进头处的除尘效率为80%,距离除尘器出口150 m范围内的降尘率均可达到90%以上,司机位和除尘器处的降尘率可达94%以上。     

低阻文丘里振弦栅除尘系统内流场模拟研究

为探究除尘系统流场分布情况以及粉尘与液滴颗粒对除尘系统性能的影响，运用Fluent模拟研究气态单相流、气固两相流和气固液三相流的流场分布情况，分析除尘器在不同工况条件下压力与流场分布规律以及颗粒的运动情况。结果表明：除尘系统流场主要受除尘器结构的影响，受粉尘颗粒的影响较小；液滴颗粒的存在会提高系统的除尘效率；加入液滴颗粒后，粉尘运动凌乱度增强，与液滴碰撞作用加强，促进了细微粉尘的凝聚，但同时会影响除尘器流场稳定性，增加除尘系统阻力损失。     

金川龙首矿长距离掘进巷道爆破粉尘分布分析

为了解掘进爆破后粉尘粒子的空间运移规律,确定除尘技术参数,改善除尘效果,实测金川龙首矿1100斜坡道沿程粉尘沉降、空间粒度分布情况,定点监测爆破过程粉尘浓度随时间变化,研究掘进面爆破粉尘运移及粉尘浓度随时间的变化规律。结果表明,随距工作面的距离增加,不同粒径粉尘颗粒比例、沉降及空间分布显现不同的变化趋势。粉尘浓度在爆破后经历50 min仍远远超过规定的粉尘浓度,颗粒比例随粒径增大而减小,悬浮在空间的粉尘分散度分布较为一致。根据试验结果确定工作面喷雾降尘技术参数,全尘和呼尘降尘率分别高达95.77%和96.40%。     

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。     

长距离掘进巷道爆破粉尘非稳态分布规律

为了指导通风系统和防尘系统的设计,以马堡煤矿152采区轨道下山掘进工作面为背景进行爆破后的CFD模拟研究,并结合实际测量,以获得粉尘扩散规律、粉尘粒径沉降规律和粉尘浓度时间变化规律。模拟结果显示:距离地表垂高为0.5 m处粉尘浓度最高,距地表4 m处粉尘浓度最低。粒径在90~200μm的几乎完全沉降;15μm以下的长时间悬浮;10μm以下的粉尘均匀分布于沿程空间各点。在1~5 min之内,大颗粒迅速沉降;粉尘浓度5 min后开始逐渐减小。距掘进工作面10~20 m范围内粉尘浓度一直保持在较高水平。现场实测得到距工作面20 m和25 m范围内的粉尘浓度分布规律与数值模拟结果基本一致。     

中厚煤层综采工作面产尘扩散规律及治理技术研究

针对中厚煤层综采工作面采煤机截煤、液压支架降柱移架产尘污染严重的问题,以青龙寺煤矿5-20109综采工作面为研究对象,采用数值模拟的方法研究了两大尘源共同作用时呼吸性粉尘的扩散规律,并结合现场实测对人员作业区域的粉尘进行了溯源分析,提出了一种滚筒喷雾密闭+跟踪喷雾隔离+机载喷雾引射除尘+支架喷雾侧吸净化的综合治理措施。现场应用结果表明,采煤机司机及采煤机下风侧10 m处的呼吸性粉尘浓度降尘效率可达到91.12%以上,液压支架降柱移架下风侧5 m处和回风巷端头15 m处的呼吸性粉尘浓度降尘效率可分别达到85.75%和90.63%,综采工作面的作业环境得到了明显改善。     

煤矿风井排风口除尘装置除尘效率的数值模拟

在某矿风井排风口安装了惯性重力除尘装置,安装该装置后,周围的环境得到大大的改善.运用数值模拟的方法计算该除尘装置的除尘效率.结果表明:该惯性重力除尘器的导风口处,从上至下气流速度逐渐减小,增加最下部导风口的面积,可以增大对小粒径颗粒的捕集量;在该惯性重力除尘器中,颗粒浓度最大的地方是在扩散塔外圆弧面附近,在紧连外圆弧面一侧的导流叶片中,最低的导流叶片出口处,颗粒的浓度很大;随着颗粒粒径的增加,惯性重力除尘器的除尘效率显著增加,对于120μm以下的颗粒,该除尘装置的除尘效率低于50%.     

大采高综采工作面粉尘运移分布规律及机载除尘器关键工艺参数研究

为了更详细了解大采高工作面分区尘源粉尘运移分布规律,以补连塔煤矿12511综采工作面为研究对象,利用流体力学CFD软件对8 m大采高综采工作面粉尘运移分布规律进行数值模拟研究。结果表明:由垮落煤层产生的粉尘在风流的作用下向采煤机后方扩散,高浓度粉尘团运动最高点可达5 m,且沿程粉尘质量浓度逐渐降低。高浓度粉尘团主要集中在采煤机前后10 m范围及底板靠挡煤板一侧,最高粉尘质量浓度可达3500 mg/m^3。为了有效降低工作面粉尘质量浓度,防止污染井下工作环境,提出在大采高工作面安装机载除尘器的方法来控制尘源处粉尘向人行侧扩散,达到净化作业场所的目的。通过研究除尘器吸尘口位置、处理风量对工作面粉尘运移分布规律及降尘效果的影响,得出大采高工作面最优降尘效率的吸尘口位置及处理风量适配组合,最大降尘效率可达到99.9%。     

基于高精度沉积厚度检测方法的通风除尘管道粉尘沉积规律

为了对有爆炸危险存在的工矿场所的沉积粉尘厚度进行实时在线监测,同时调研发现针对工矿场所的通风除尘管道沉积粉尘厚度检测国内外尚属空白的现状。首先提出了一种高精度的沉积粉尘厚度实时在线检测方法,其核心是将粉尘的沉积质量检测转化为沉积厚度检测,并通过理论研究推导出粉尘沉积质量-粉尘沉积厚度的数学关系式,据此进行信号处理设计完成了该种检测方法。再完成了实验管道选择、粉尘粒径筛选、实验环境条件准备以及由定量发尘器、静电除尘器、压气泵、除尘风硐、风速测定仪、电脑控制台和变频风机等组成的实验系统。基于此实验系统与实验准备,首先实验验证了粉尘沉积质量-粉尘沉积厚度数学关系式的正确性,同时进行了误差实验,验证了该种检测方法的分辨率达到0. 01 mm,精度达到0. 07 mm,证明了该方法对沉积粉尘厚度的检测效果。然后,对除尘管道内粉尘颗粒物的受力情况进行了理论分析和研究,发现随着粉尘颗粒的粒径增大,颗粒所受的重力、拖拽力、Basset力和Saffman力作用逐渐明显。最后,基于此颗粒受力分析理论和实验系统,利用该种检测方法对通风除尘管道内的粉尘在不同风速和不同粒径下的沉积规律进行了研究,表明:随着除尘风速和颗粒粒径的增大,粉尘沉积率呈指数型降低和升高。文末,对管道内粉尘颗粒的沉积行为进行了原因分析,并给出了对现场除尘风速的设计建议。     

Experimental study and numerical simulation of gas/particle flow in tunneling of mine

Respiration particles can be collected into a dust catcher by an inside inhaling and outside pressing particle collector. The work environment of the grab operator in tunneling mining was improved when a dust catcher is placed before the working face of the grab operator. The particle movement was affected by the gas flow. The flow field inside and outside the dust collector was simulated. The effect of the operating parameter was analyzed. The numerical results show a good approach to predict the gas flow and particle distribution in the inside and outside of the particle collector. Supported by National Key Basic Research and Development Scheme(2005CB221500); the Introduction of Talent Fund of Henan Polytechnic University(648201)     

鲍店煤矿综掘面智能干式除尘系统研究应用

根据兖矿集团鲍店煤矿井下综掘工作面煤层特点、水质条件以及现有除尘装备系统进行分析和调研,结合粉尘运移规律和产尘机理,设计了以PLC为控制核心、以干式除尘器为装备核心的成套化除尘方案,形成对综掘工作面的全面覆盖以及智能自洁除尘配合,降尘效率达到99%以上,对降低现场粉尘浓度、保证职工职业健康、实现安全生产具有重大意义。     

旋流帷幕除尘器的机理分析及实验研究

针对传统湿式除尘器运行过程中具有除尘效率较低、阻力大、耗水量大等缺点,研制了一种采用旋流雾化除尘与喷雾帷幕除尘相结合的新型旋流帷幕除尘器。分析了该除尘装置的工作原理和除尘机理,并对该除尘装置的性能指标进行实验研究,研究结果表明：该除尘器喷雾装置采用超声雾化器和压力式喷雾器组合结构,有效提高了除尘效率。超声雾化器工作的最佳条件是：气压0.35 MPa,水量30 L/h;旋流帷幕除尘器最佳液气比为0.15 L/m3。综合考虑除尘效率和阻力因素,该除尘器运行时最佳风速为14～16 m/s。同时该除尘器采用轴向双旋流除尘结构,运行阻力小、除尘效率高、对总粉尘的除尘效率大于99.8%,对呼吸性粉尘的除尘效率达到97%以上。     

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。     

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。     

撞击流除尘器中单一颗粒动力学特性理论研究

建立了单一颗粒在撞击流除尘器中运动的动力学模型,推导出物料颗粒渗入反向气流最大深度及飞行时间、总飞行距离、总停留时间、加速管长度和撞击区宽度的计算公式,为撞击流除尘器的设计提供了理论依据。最后,给出计算实例,进一步揭示了颗粒在撞击流除尘器中的减幅振荡运动特性。     

新型矿用除尘器的研究

介绍了KCS-250型矿用湿式过滤旋流除尘器的主要结构、性能,论述了该除尘器的技术创新点,性能检验结果表明该除尘器工作阻力1 449 Pa,总粉尘除尘效率99.03%,呼吸性粉尘除尘效率90.06%。现场使用后综掘工作面总粉尘降尘效率达91.27%,采煤工作面回风巷总粉尘降尘效率达到90.74%,呼吸性粉尘的降尘效率达到了88.15%。