掘进工作面附壁风筒控尘特性研究

掘进工作面是矿尘产生的主要区域。附壁风筒通过分风降速形成隔断空气幕,可有效控制粉尘。本文基于气尘两相耦合物理模型分析了中小掘进工作面附壁风筒控尘效应。研究表明,附壁风筒可将高浓度粉尘控制在掘进工作面前狭小空间,最高粉尘浓度可达常规风筒的5.65倍,附壁风筒在风筒出口附近控尘率最高,进风侧自上而下控尘率逐渐降低,回风侧控尘率呈现相反规律;当附壁风筒距掘进工作面3～5 m时,掘进工作面二次扬尘及后方的旋涡区逐渐消失,巷道内粉尘浓度被控制在50 mg/m~3左右,控尘效果最佳。现场实践表明,采用附壁风筒后,中小掘进工作面除尘风机在掘进机司机处和回风侧的除尘效率分别提高了29.4%和36.1%,控尘、除尘联用效果显著。     

附壁风筒对掘进工作面通风除尘的促进作用

为改善掘进工作面粉尘治理效果,在原长压短抽式通风除尘系统中加入附壁风筒,利用CFD对加入前后的迎头风流场和粉尘空间分布进行模拟解算对比,并以实测数据进行验证。研究表明:在附壁风筒的旋流分风作用下,迎头前端大部分区域风速由5~10 m/s降低至1 m/s以下,风流流场分布更为均匀稳定,避免了漩涡风流的出现,在司机前方形成的风幕可将高浓度粉尘封堵在迎头5 m内区域,提高了喷雾和除尘风机对粉尘的收集和净化效率,粉尘实测数据显示司机处降尘率提高了13%。     

掘进混合式通风合理抽压风筒口位置的探讨

对混合式通风的前抽后压和前压后抽两种布置方法进行模拟实验,采用的发尘浓度分别为510mg/m3和230mg/m3,调节抽压风筒口至工作面的距离,对工作区和巷道的粉尘浓度进行测定。根据粉尘浓度的变化规律,同时结合风流状态,分析得出较合理的抽、压风筒口位置,并求出与巷道断面积的关系。     

煤矿掘进巷道风筒附壁距离对风流场的影响

以柠条塔矿s1200-Ⅲ掘进工作面为对象,利用流体力学FLUENT软件建立有限元模型,并对风筒不同附壁距离进行模拟分析和现场实测验证。由模拟可知:风筒附壁距离对受限贴附紊动射流起始段影响程度较小,对主体段影响程度较大,对速度变化幅度影响也较大,通过调整附壁距离可以调整风流速度;同时对巷道内涡流也有一定影响,随着附壁距离逐渐增大,巷道内涡流区域逐渐减少,当增加到一定值后,随着附壁距离增加,巷道内涡流区域反而逐渐增加。     

煤巷综掘工作面附壁风筒封闭式除尘系统应用

为解决一采区轨道巷综掘工作面粉尘问题,应用了附壁风筒封闭式除尘系统。检测结果表明:封闭式除尘系统可实现与掘进机的同步推进,具有体积小、易操作、寿命长、成本低、能耗小的特点;应用后,掘进机司机作业点全尘浓度下降了9&7%,呼吸性粉尘浓度下降了98.2%。     

长压短抽式通风掘进面粉尘浓度分布规律数值模拟研究

为了有效降低掘进工作面粉尘浓度,根据掘进工作面压入式通风流场的分布特点,基于气固两相流和射流理论,利用Fluent自带的Gambit前处理软件建立了与现场实际相符的长压短抽式通风掘进工作面数值仿真模型,采用离散相模型(DPM),对压风口位置、压抽风量一定而吸风口位置不同处的工作面粉尘浓度分布规律进行了数值模拟研究。结果表明:在压风口位置、压抽风量一定的情况下,吸风口位于掘进工作面1m处,即在形成涡流区前的粉尘能够在抽放负压的作用下最大限度地被吸风风流排出,减少了涡流区受压风口风流卷吸作用而被重新压入工作面的粉尘量,保证了掘进工作面的风流质量。     

综掘工作面长压短抽通风系统风筒合理位置研究

为提高长压短抽式通风系统的除尘效率,以某煤矿I020908工作面为研究背景,结合实际巷道内粉尘分布情况,对不同风筒位置的粉尘分布进行数值模拟。分析结果表明,当压风筒距掘进面距离为22.5 m和抽风筒距掘进面距离为4 m时,巷道内涡流区面积最小,粉尘扩散速度较快,通风除尘效果最佳,风筒布置位置最为合理。     

掘进巷道双风筒降温措施的研究

在非人工制冷降温的掘进工作面,利用双风筒供风是降低工作面风流温度的一个有效措施。根据风筒内、外内流相互制约的特点,分析了双风筒布置掘进巷道内的风流热力变化,并提出了计算方法和原理,依此编 制了计算机程序。利用该计算机程序分析了掘进工作面风筒内、外风流温度的变化规律,为高温掘进工作面的热源计算和通风降温提供了可靠的计算工具。     

大断面综掘巷道长压短抽条件下粉尘运移模拟

为探究除尘器抽风筒个数对综掘面除尘效果的影响,以冯家塔煤矿综掘面为原型,应用Solidworks软件建立综掘工作面模型,采用ANSYS Fluent数值模拟软件模拟掘进工作面长压短抽式通风对除尘效果的影响,并对抽风筒进行改进,研究布置双、三抽风筒时的除尘效果。结果表明：在掘进巷道中,粉尘质量浓度在反重力方向上呈现出下降—上升—下降的分布规律,且距工作面越远,下降趋势越明显;双抽风筒除尘可以明显降低回风侧的粉尘质量浓度,能将平均质量浓度为150 mg/m³的高浓度粉尘控制在掘进工作面15 m范围内;三抽风筒在双抽风筒的基础上优化了安设位置,成功将粉尘抑制在工作面与掘锚机之间,能更有效地遏制粉尘在巷道空间内的扩散,作业空间粉尘质量浓度满足要求,除尘效果更佳。针对长压短抽式通风除尘系统中抽风筒进行的改进,可为综掘工作面除尘技术提供一定的参考。

     

综掘巷道大风量双压风筒下长压短抽除尘效果的模拟研究

煤矿井下大风量双压风筒综掘巷道具有产尘强度大、粉尘分散度高、巷道风速大等特点,严重威胁作业人员身心健康和矿井安全生产。为降低大风量综掘巷道粉尘浓度,基于CFD数值模拟软件建立了双压风筒综掘巷道物理结构,采用DPM模型,重点研究了单抽双压式通风下抽风筒入风口与巷道迎头之间的距离对掘进工作面粉尘运移规律的影响,分析了大风量双压风筒下长压短抽通风方式对司机位置作业环境的影响。结果表明：保持双压风筒出口距巷道迎头为4、5 m,压入风量为1 200 m³/min条件下,当抽风筒入口与巷道迎头之间的距离为8 m时,司机位置粉尘浓度为30～90 mg/m³,作业环境最佳。     

综掘工作面长压短抽通风除尘系统

详细论述了在综掘工作面长压短抽通风除尘系统中使用的附壁风筒控尘技术和高效湿式除尘器,并介绍了长压短抽通风除尘系统实施效果.     

基于DPM模型的掘进工作面粉尘运移规律研究

为了解决煤矿综掘工作面粉尘污染问题,根据黄玉川煤矿综掘工作面实际条件建立几何模型,应用Fluent软件对风筒供风距离以及风筒出口风速进行仿真研究,分析了不同供风距离以及出口风速下的除尘效果。结果表明:当供风距离为8m、风筒出口风速为10m/s时,综掘面粉尘平均质量浓度最低;在安装附壁风筒对压入式通风进行改进后,由于附壁效应形成螺旋气流,极大地阻碍了粉尘向巷道四周扩散;巷道角落以及掘进机附近有大量粉尘积聚,是粉尘防治的重点区域。     

岩巷掘进巷道长压短抽参数优化的数值模拟研究

运用数值模拟分析和现场实测数据相结合的方法,对岩巷掘进巷道长压短抽式通风系统进行了研究。基于某矿岩巷掘进巷道实际条件,运用Gambit技术软件建立巷道和工作面的三维几何模型。应用流体力学Fluent软件对该三维模型进行长压短抽通风系统流场模拟和系统关键参数优化模拟,并与现场测量数据进行一一对比,数值模拟结果与实际测量数据结果一致。结果表明,岩巷掘进巷道利用长压短抽通风系统除尘效果较压入式通风系统提高30%~50%,通过优化负压风筒高度和吸尘罩尺寸等关键参数,可以进一步提高系统的除尘效率。     

基于附壁风筒联合湿式除尘器的综掘工作面粉尘控制技术

针对陈四楼煤矿21007综掘工作面的生产强度和粉尘治理现状,提出在原有除尘措施基础上运用湿式除尘器联合附壁风筒的粉尘控制技术。附壁风筒的旋流作用可以有效减少综掘工作面粉尘扩散,并提高自激式水浴水膜除尘器对工作面含尘气流净化程度。现场应用数据显示,掘进机司机处除尘效率由60.7%提高到98%以上,除尘效果显著。     

掘进工作面湿式除尘系统设计研究

阐述了矿井粉尘的危害及粉尘防治的重要性,介绍了掘进工作面湿式除尘系统巷道布置以及此系统相关设备的选型设计。     

综掘面附壁风筒的优化设计与应用

为提高综掘面附壁风筒分风控尘的效果,采用文献研究法,分析得出影响附壁风筒的设计因素,并据此进行了优化设计。采用数值模拟与现场实测的方法,对优化设计的合理性进行了验证分析。数值模拟表明:轴径向出风比为1∶3、距工作面15 m时,优化后的附壁风筒可形成厚度为1.9 m的控尘风幕,司机位置粉尘浓度从1 170 mg/m3降低到125 mg/m3。现场应用表明:应用优化后的附壁风筒,司机处总尘、呼尘平均降尘效率分别提高了24.7%、26.9%,工作环境显著改善。     

压入式通风掘进工作面粉尘分布规律研究

针对压入式通风掘进工作面风流流场结构特点,把工作面粉尘分布划分为3个区：射流区、回流区及涡流区来进行研究,建立了3个区粉尘浓度计算模型,得出了压入式通风掘进工作面3区粉尘分布不均匀的规律：即回流区、涡流区粉尘浓度较高,分布较均匀;射流区粉尘浓度相对较低,且粉尘浓度沿射程不断变化,离风筒出风口越远,射流断面粉尘平均浓度越高;射流卷吸比对进工作面粉尘分布不均匀性影响较大,射流卷吸比越大,整个工作面粉尘分布越均匀,这些结论为进一步研究掘进工作面通风过程中粉尘的分布,正确评价掘进工作面作业环境和掘进通风效率,提供了新的理论依据。     

长压短抽除尘系统不同因素变化对粉尘运移影响的模拟研究

为了解长压短抽通风除尘系统中压抽风量比、压风风筒出风口与迎头距离变化、控尘装置的轴径向出风比、供风侧控尘对掘进巷道粉尘运移变化的影响,通过FLUNET软件进行模拟计算,得到不同影响因素下巷道内粉尘运移范围变化情况,拟定通风控、除尘方案,并通过现场实测粉尘浓度进行验证。结果表明:在无控尘条件下,压抽风量比、压风出风口距离对司机位置断面粉尘浓度影响多变,掘机后方含尘区域面积较大,不利于除尘;有控尘条件下,压风风筒距离迎头10 m、15 m的合适压抽风量比分别为0.8、1.2,距离为12.5 m时,压抽风量比变化司机位置断面粉尘浓度变化较小;控尘装置轴径向出风比为1:2时,司机位置及掘机后方区域粉尘控制效果最好。