SDS溶液改变无烟煤润湿性与冲击产尘粒径分布的实验研究

为了提高无烟煤层注水效果,采用不同浓度的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液对无烟煤样进行了浸泡改性,并对浸泡改性前后煤样的表面基团、煤/水动态接触角、自然吸水率以及冲击产尘粒径分布规律进行了测试和分析。结果表明:SDS溶液浸泡改性使无烟煤样润湿性增强,煤/水动态接触角随SDS溶液浓度的增加呈指数规律降低;改性煤样的自然吸水率随着SDS溶液浓度的增加呈指数规律增加。自然煤样和改性煤样在饱水状态下的冲击破碎产尘粒径-质量分布具有分形特征,煤样的自然饱水率越高,受冲击产尘粒径-质量分布的分形维数越小;随着SDS溶液浓度的增大,其改性煤样的冲击产尘粒径-质量分布分形维数减小,即产生的微细粉尘总量减少。     

低级无烟煤冲击产尘特性的试验研究

煤体冲击产尘特性是指煤体受外界能量作用破碎过程中产生粉尘量及粉尘粒度的分布状况,它不仅取决于煤体本身的属性,而且与其含水量、破碎过程中所受外界能量等因素有关。以伯方煤矿3#煤为研究对象,进行了不同冲击能、不同含水率的冲击产尘试验。试验结果表明:低级无烟煤受冲击所产粉尘的重量和粒径之间存在明显的分形特征;随冲击能量的增加,煤样分形维数及产生微细粉末总量以不同关系递增;煤样分形维数及产生微细粉尘总量与其含水率呈负线性相关关系,当煤样的水分含量达到其饱和含水率时,产生微细粉末总量最低,存在最佳含水量。     

不同冲击形式下煤样产尘粒径分布规律研究

对不同冲击形式下煤样冲击产尘粒径分布规律进行试验研究,运用Rosin—Rammler分布函数进行分析．研究表明,在双对数lnd—ln{-ln[1-F（d）]）坐标系下,粉尘粒径分布的回归曲线均为一条直线,并且线性回归良好．随着冲击次数的增加,回归直线的斜率即破碎性指标n,中位径d50均在不断减小,破碎程度指标λ总体趋势变大。并求得各个不同冲击次数下产尘粒径分布的具体函数表达式,使得对粒径分布规律有了一个量化的认识,从而为指导实际生产降尘、除尘提供了理论上的依据．     

焦煤产尘粒径分布特征与产尘规律分析

针对焦煤采掘作业时,粉尘危害严重的问题,以山东鲁西矿区受地质构造影响的焦煤为研究对象,考虑原生煤尘特点,通过单轴抗压产尘试验,发现焦煤的原生煤尘产尘量与焦煤单轴抗压强度相关;试验取样区域煤层中部受煤质等因素影响产尘率最高,岩浆侵蚀影响区产尘率较高,岩浆侵蚀及断层等地质条件使得特征粒径D10变小;重力落锤试验表明,相同能量下焦煤产尘能力大于对比煤样烟煤,细小颗粒粉尘所占比例与落锤能量有关,据此提出了粒径范围在20.02~34.82μm时重力落锤产尘比例接近的能量产尘粒径拐点概念;研究认为尘粒主要集中于能量产尘粒径拐点附近。现场落尘特征粒度分析规律表明,断层及采掘截割工艺影响各采样点的特征粒度,采煤机落尘粒径分布特征印证了能量产尘粒径拐点附近为尘粒主要聚集区的观点。     

江西无烟煤分类和分布规律的研究

该文对各主要含煤岩系无烟煤的类型及分布规律进行了研究，对乐平组无烟煤的分有划分了三个无烟煤带和七个分布区，对合理开发和利用无烟煤资源具有一定指导意义。     

不同硬度块煤冲击破碎后粒度分布特征试验研究

为了探究不同硬度的块煤在冲击破碎作用下破碎后的粒度分布特征,利用坚固性系数实验装置,对4种不同硬度的块煤进行了冲击破碎试验研究,试验结果表明：破碎功与块煤破碎后的新增表面积成线性关系,折算直径与破碎功成反比。块煤破碎后具有自相似特征,其分形维数能够反映煤的破碎程度,分形维数越大,破碎效果越好,坚固性系数f与分形维数D呈线性关系。颗粒在破碎过程中,大颗粒因周边小颗粒的存在而受到缓冲作用,使得较小颗粒由于挤压作用而优先破碎,小颗粒的缓冲作用增强了大颗粒抵抗破碎的能力,因此较小颗粒反而更容易破碎。     

太西无烟煤中矿物质的冲击粉碎解离特征研究

为应对超纯煤制备过程中对超细粉碎的技术需求,以太西无烟煤为研究对象,构建机械冲击粉碎-分级工艺系统,探讨了冲击粉碎作用下煤中矿物质的解离特性。结果表明:随着粉碎机转速增加,分级机产品产率逐渐减少,底渣、布袋产品产率逐渐增加;结合分级产品煤岩分析可知,煤中菱铁矿的解离发生在体积粉碎的过程中,因硬度较大易残留于底渣,出现在分级机产品中的比率很小。     

注水对无烟煤受压破坏及块度分布的影响规律

针对煤层注水是否会降低无烟煤综放工作面块煤产出率的问题,采用室内单轴压缩试验的方法,研究了自然含水率和饱和含水率无烟煤样在控制压缩量条件下的受压破坏及其破碎块度分布规律,结果表明：注水降低了无烟煤的峰值强度和弹性模量,增强了无烟煤峰值后的塑性流动性和残余强度|注水使煤受压破坏后的块度分布更加均匀,说明煤层注水可减少综放开采大块度煤量,增加了中块度煤量,小块度及粉煤的量基本无变化|无烟煤受压破碎块度-质量分布符合分形规律,且随着注水含水量的增加,试样破碎后的块度-质量分布的分形维数减小,即提高了煤破碎块度的均匀性。在综放工作面实施煤层注水不仅能软化煤体,提高顶煤放出率,同时也能增加销售价位高的中块度煤量,有助于提高无烟煤生产企业的经济效益。     

粉尘尘源分布规律初探

使用图表反映出采煤面、掘进工作面、运输过程、装车过程以及翻车时粉尘的分布规律。     

卸矿站冲击气流分布规律及影响因素研究

卸矿站卸矿时产生的冲击气流是诱导粉尘产生的主要原因,严重污染卸矿站及联巷作业环境。通过建立卸矿站气固两相流数学模型,运用Fluent软件对冲击气流产生过程及影响因素进行模拟研究。研究表明：冲击气流的大小对卸矿站粉尘运移有着直接影响;卸矿冲击气流最大值与卸矿量、矿石粒径均呈正比例关系;模拟结果与实测结果一致,为卸矿站冲击气流及粉尘的治理提供依据。     

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。     

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3 500 mg/m³。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%。     

综采面粉尘运移规律与通风降尘方式研究

研究综采面巷道通风除尘方式,利用ANSYS软件仿真模拟,采用压入式,粉尘较大,对于煤矿的安全生产存在较大隐患。通过仿真分析和实地试验测量,验证了针对综采面除尘优化策略的适用性,对比得出长压短抽式通风方式的出风口距离工作面5m时,能够快速除尘,巷道中粉尘浓度可降低到6mg/m³以下。     

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.     

关于矿山防尘技术的应用现状分析及发展趋势探讨

针对选煤厂筛分车间粉尘污染严重的问题,以马脊梁选煤厂为研究对象,采用数值模拟与现场试验相结合的方法,使用Fluent软件对筛分车间振动筛处粉尘运移规律进行模拟。分析粉尘在风流作用下随时间和空间的运动变化规律,提出应用喷雾与密闭罩相结合的方法治理粉尘。研究结果表明：由落料管落料和振动筛工作产生的粉尘大量聚积在振动筛筛面,粉尘质量浓度最高达60 mg/m³,随着与振动筛距离的增大粉尘浓度逐渐降低;车间内风流流速随着运移距离的增大而减小;将喷雾与密闭罩相结合的粉尘治理方法应用到现场,平均降尘效率达92.3%。

     

煤尘爆炸传播特性的实验研究

用实验方法,在长1.5 m、直径0.3 m的爆炸腔体与80 mm×80 mm方形断面管道对接的实验装置中进行煤尘爆炸传播特性研究。研究结果表明,爆炸火焰区传播距离远大于原始煤尘积聚区长度,爆炸传播过程中各测点冲击波压力出现先“升”后“降”变化,冲击气流衰减变化与爆炸煤尘量和断面有关,爆炸毒害气体并非一开始就扩散传播,而是在动压作用下冲击一段距离后开始扩散,可能存在膨胀极限区。     

综放工作面多尘源粉尘扩散规律的相似实验

为了掌握综放工作面多尘源粉尘扩散分布规律,运用相似理论和气固两相流方程,导出了综放工作面相似准则数,设计出相似实验模型,模拟风速为1.0,1.5,2.0,2.5 m/s,含水率为1.69%,2.63%,3.83%,4.87%下割煤、移架、放煤、转载以及多工序作业粉尘扩散。研究表明：风速对各尘源的影响较大,但影响结果不同,实际最佳控尘风速为1.5 m/s;煤尘含水率对粉尘扩散影响比较显著,最佳含水率不宜低于3.8%;多尘源粉尘浓度分布叠加效应十分明显,在实际防尘中需要采取单点防降尘和多点防降尘相结合的措施。     

采区断层探测与分布规律研究

针对王庄煤矿52采区，采用浅层高分辨率地震勘探方法，探测断层构造的分布．在此基础上，采用分形几何方法，测量分析了岩样、采区和矿区断层(或裂隙)的分形维数，得出岩样裂隙分维与大区域构造分维具有一致性等结论，据此推导出了王庄矿区断层条数与尺度的关系式．     

掘进巷道流场结构及粉尘沉降规律相似模拟研究

为研究掘进巷道流场结构对粉尘运移规律的影响机制,基于气固两相流理论和相似原理构建了掘进巷道压入式通风的相似实验模型,利用FLUENT数值模拟软件和掘进巷道相似模拟实验平台开展了风流场及粉尘运移的数值模拟和实验研究,分析了压入式通风条件下的流场特征对粉尘运移和沉降的影响规律。研究结果表明：相似模拟实验在满足相似准则的情况下得出模型巷道的平均风速为0.66～2.62 m/s;粉尘自工作面脱离后随风流向巷道后方运移,大部分粉尘在综掘机后方发生扩散,部分细颗粒粉尘被综掘机附近的涡流结构捕获;在距掘进工作面端头3～5 m内发生大颗粒粉尘沉降和堆积,随与工作面端头距离的增加沉降粉尘颗粒粒径逐渐变小且分布更加均匀。     

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。