确定采煤工作面粉尘浓度的新方法

现有工作面粉尘浓度确定方法只考虑机器参数，未考虑被截割对象的性质，而在反映煤岩性质的性能指标中，煤岩破碎性能指标——m值对粉尘的形成具有重要作用。经过对m与产尘量的定量分析，利用修正项将m加入到数学模型中，并求出其线性回归系数，从而构造出更符合实际的计算工作面粉尘浓度的数学模型。修正前后两个数学模型的结果分析表明，修正后的数学模型更准确，为进一步分析研究工作面粉尘的影响与危害奠定了基础。     

工作面采煤期间PM2.5粉尘的分布规律

为掌握煤矿工作面PM2.5粉尘的浓度分布规律,利用粉尘浓度测量仪在山西晋城某煤矿91324综采工作面采煤期间对进风巷、辅助回风巷、主回风巷3条巷道和工作面的全尘、PM10粉尘及PM2.5粉尘浓度进行测试,分析PM2.5粉尘及PM10粉尘占全尘的比例。结果表明：工作面全尘浓度在采煤机下风侧5 m处达到最高,PM10粉尘、PM2.5粉尘在工作面比例波动较大;在辅助回风巷中全尘、PM10粉尘和PM2.5粉尘浓度逐渐增加,至330 m处达到极大值,随后缓慢下降,在主回风巷中由于采取了降尘措施,这3种粉尘在较低浓度范围内呈波动变化;在主回风巷中,PM2.5粉尘的质量浓度最大值为56.087 mg/m 3 ,在辅助回风巷内最大值为180.390 mg/m 3 ,超过了地面环境标准的限值。     

综采工作面粉尘分布规律的实验研究

运用气固两相流运动方程,导出模拟综采工作面的相似准则数,设计实验模拟工作面巷道,并在0.25,1,2,3和4 m/s风速条件下测定含水率为0.38％和1.41%的煤尘以及滑石粉的浓度分布情况.根据粉尘浓度的实测数据,分析综采工作面粉尘运动规律.结果表明,尘源的性质和工作面的风速是影响粉尘运动的主要因素;综采工作面的除尘重点应该放在采煤机下风向12.5 m以内;预湿煤壁对降低工作面粉尘浓度有很大作用.     

综采工作面粉尘粒径分布的数值模拟

建立了描述综采工作面平均浓度分布和粒径分布的数学模型,应用龙贝格积分法对积分方程进行了离散化,编制了模拟计算综采工作面平均浓度分布和粒径分布的计算机程序,对实测工作面进行了模拟计算,并与实测结果进行了对比,分析了影响工作面粉尘分布的影响因素。数值模拟结果表明,工作面粉尘浓度分布与粒径分布的计算值与实测值比较一致,程序的可靠性较高;降低尘源产尘的微细粉尘含量和提高工作面平均风速可以显著降低工作面粉尘平均浓度和微细粉尘的含量;提高粉尘比重可以降低工作面粉尘平均浓度,但带来了微细粉尘含量的提高。     

基于数值模拟的综采工作面通风除尘风速优化

为解决煤矿综采工作面粉尘质量浓度较高的问题,以邢东矿2225综采工作面为研究对象,在建立综采工作面数学模型的基础上,利用FLUENT软件进行数值模拟,以分析风速对综采工作面粉尘运移规律的影响。研究结果表明:在一定风速范围内,随着风速的增大,综采工作面的平均粉尘质量浓度会逐渐减小,但是风速过大也会对工作的环境和条件造成负面影响,因此应确定进风口风速2m/s为最优风速,在不影响工作环境的条件下使粉尘质量浓度达到最小。     

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。     

综掘工作面粉尘扩散与不同粒径粉尘的沉降规律研究

采用理论分析、数值模拟和现场测试等方法,通过建立的煤矿综掘工作面三维数值模型,数值模拟研究了综掘工作面粉尘运移及沿程分布规律,基于滤膜计重法现场测试了综掘工作面的粉尘质量浓度,并从粉尘粒径的角度出发,对现场采集的滤膜粉尘进行了粒度分析。研究结果表明:综掘工作面粉尘主要集中在距工作面端头5 m的区域内,粉尘在风流作用下主要沿回风侧煤壁和掘进机机身之间、掘进机机身与巷道顶板之间向端头后方运移;可将综掘工作面粉尘的沿程沉降划分为急速沉降区、中速沉降区和慢速沉降区;粒径大于50μm的粉尘易在掘进机司机前方沉降;粉尘沉降过程中的"拐点粒径"为40μm,小于"拐点粒径"的粉尘在巷道中不易沉降。     

综采工作面粉尘浓度分布的现场实测与数值模拟

对唐山矿综采工作面粉尘浓度进行了现场实测,运用气固两相流动理论,提出粉尘运动的数学模型,针对煤矿井下综采工作面特点和相关实测数据,采用计算流体力学的FLUENT软件,对工作面粉尘浓度分布进行了数值模拟,得出模拟结果与实测数据相吻合,并提出综采工作面除尘方法的建议.     

高原矿井掘进工作面截割粉尘污染效应及通风控尘参数分析

为降低高原矿井掘进工作面开挖过程的粉尘污染,改善工作面整体施工环境,根据海拔上升环境参数的变化,运用数值模拟软件对黏性流体及粒子运动特性的变化规律进行分析;研究掘进机动态截割煤岩时粉尘的污染效应,分析不同海拔高度下颗粒物的扩散及沉降特性,并根据颗粒物的扩散特性对高原矿井掘进工作面通风"控尘"及"排尘"参数进行确定。结果表明:截割落岩形成的粉尘受截割头运动和掘进工作面涡流的影响,粒子主要沿截割臂向回风侧方向运动,截割左侧岩体时涌向司机工作区的粉尘明显多于右侧,且以粒径在40μm以下的颗粒为主。受海拔上升环境参数改变的影响,流体性质会发生变化,导致颗粒受力情况和运动轨迹改变,扩散距离变小,沉降加快,其中对PM_5以上的微粒影响较为明显;虽然海拔上升流体携带粉尘的能力减弱,导致掘进工作面沿程粉尘质量浓度下降,但粉尘沉积量会增多,存在二次飞扬的风险。在掘进工作面安装压入式"附壁控尘风筒"后,会在掘进工作面形成顺时针旋转涡流风幕,可将产生的粉尘有效的控制在掘进工作面前段,而另一侧的"除尘风机"会将掘进工作面聚集的粉尘及时排出。当附壁风筒径轴风量比m≥0.7、压抽比n1时,在"射流、汇流以及旋转风幕"的作用下,能使距掘进工作面20 m之后的区域粉尘质量浓度降低70%以上,有效的降低了高原矿井掘进过程中粉尘对人员和机械设备的损害。     

综掘工作面抽风除尘技术的数值模拟

根据综掘工作面的实际情况,结合气固两相流动理论,建立综掘工作面粉尘运移的数学模型。采用流体力学软件,对综掘工作面的粉尘浓度分布进行数值模拟。模拟结果表明:在压入式通风情况下,工作面附近流场稳定性差,粉尘随风流扩散不易沉降,在离工作面50m范围内粉尘浓度较大;采用长压短抽通风除尘方式后,粉尘在未完全扩散前被抽除,防止向巷道扩散,具有较高的除尘效率。     

煤层注水降尘在厚煤层开采中的应用

该文介绍了山西省寿阳县平安煤炭有限责任公司在厚煤层综放工作面采煤前,煤层注水方法的应用,降低推采和放顶煤时煤尘浓度,从而减少煤肺病的发生,防止煤尘爆炸事故发生,达到提高矿井安全的目的。     

尘源跟踪自动洒水喷雾降尘系统在梨园矿的应用

针对综采工作面煤尘质量浓度大、降尘效果不佳的问题,提出利用尘源跟踪自动洒水喷雾降尘系统来进行采面降尘的设计方案。介绍了ZSCY-127型尘源跟踪自动洒水喷雾降尘装置的工作原理,并在梨园矿宁庄井二1-21130综采工作面进行了试验研究。结果表明,运用该降尘装置大幅度降低了工作面的煤尘质量浓度,达到了预期降尘目的,有效地改善了工作面的作业环境。     

采煤工作面综合防尘技术应用

煤矿采煤工作面生产时矿尘浓度较大,既容易使现场职工患硅肺病,也容易引发煤尘爆炸,为此,正利煤矿研究应用了采煤机喷雾、支架喷雾、负压诱导除尘、高效降尘剂、工作面自动喷雾、矿尘浓度检测仪器、新型矿用干式矿尘降尘装备等综合防尘技术。实际使用结果表明上述综合防尘技术的应用,使得采煤工作面的矿尘浓度降低了90%以上,防尘效果明显,促进了矿井防尘工作的开展。     

综放工作面区段煤柱合理宽度优化研究

为了合理确定兑镇煤矿工作面区段间的煤柱宽度,在保证巷道支护稳定前提条件下,减小煤柱宽度,提高煤炭采出率,通过对现场采集的煤层及顶底板煤岩样进行了煤岩体的物理力学参数测试,采用FLAC3D数值分析软件,建立了工作面回采过程中不同宽度区段煤柱的力学模型,对比分析了3种不同煤柱宽度时围岩应力、变形及塑性区分布规律的差异。结果表明：16 m宽的煤柱可以较好地减小工作面推进过程中煤体的应力集中程度、塑性区范围及侧向位移,减少煤柱宽度,最终确定了区段煤柱合理的宽度为16 m,工作面实现安全回采。     

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。     

魏家地煤矿东102综放工作面煤尘运动规律数值模拟

基于魏家地煤矿松软煤层特点,以东102综放工作面为研究对象,采用数值模拟与现场实测为技术手段,研究了综放工作面煤尘运动规律:采煤机割煤时下风向20～30 m范围内的煤尘浓度最大;而移架时煤尘浓度距移架处10～20 m范围内最大;放煤时只有放煤口处煤尘浓度最大。     

煤巷锚掘快速施工的封闭控尘理论与技术工艺

针对ABM20锚掘机在煤巷快速掘进中所带来的粉尘严重超标问题,提出了一种适合我国煤矿煤巷快速掘进生产现状的封闭式除尘技术.在应用数学模型对不同掘进速度下,采用封闭式控尘系统的掘进工作面现场的风流场、粉尘场进行模拟解算基础上,分析得到最优化的掘进机切割滚筒转速.同时,在优选的切割滚筒转速下,对ABM20锚掘机的除尘系统进行了改进,提出了封闭式控尘系统,并进行了现场工业性实验.结果表明,该封闭式控尘系统能有效降低工作面的粉尘浓度,有利于矿井安全高效掘进的实现.     

司马煤业公司综放工作面防尘技术的应用

随着高产高效矿井的发展及综采放顶煤工作面开采强度的增加,工作面煤尘浓度日益增大,高浓度煤尘对井下作业人员的身体健康和煤矿安全生产造成了严重影响。本文主要介绍了司马煤业公司综放工作面所采取的防尘技术措施,并对其效果做了简单的概述。