综放工作面转载破碎点粉尘分布特征研究

为了研究综放工作面转载破碎点的粉尘分布特征,对进风顺槽沿程粉尘分布进行了现场实测,得到主要产尘点为转载机机头1 m处、破碎机处和前溜及后溜处.进一步分析了主要产尘点的分散度和粉尘浓度变化规律,结果表明:转载机机头1 m处以5 μm以下呼吸性粉尘为主,PM5粉尘质量浓度呈现先高后低的趋势,PM10粉尘质量浓度变化与之相反,治理时尘源处要以呼吸性粉尘为主,还需关注扩散滞留的可吸人粉尘;破碎机处主要为10 μm以下可吸人粉尘,PM5粉尘质量浓度开始波动较小,一段时间后升高,PM10粉尘质量浓度表现为先高后低的趋势,治理时尘源处要以可吸入粉尘为主,还应关注呼吸性粉尘的扩散;前后溜区域粉尘颗粒分布比较均匀,PM5粉尘质量浓度呈间歇性波动,PM10粉尘质量浓度变化比较平稳,治理时除考虑呼吸性粉尘和可吸人粉尘外,还应注重风流的影响,后溜处还需考虑粉尘粒径分布的多样性.     

关于O3和PM2.5协同控制的一些思考

细颗粒物(PM_2.5)和臭氧(O₃)是影响我国环境空气质量持续改善的两个关键污染物,具有一定的同根同源性,具备协同控制的基础条件。通过对现阶段我国实施O₃和PM_2.5协同控制的政策管理、科学机理、技术措施和能力建设等方面的系统分析,建议从国家层面科学划定O₃联防联控区域,优化区域联防联控机制;摸清O₃关键前体物VOCs和NOx的排放基数,建立VOCs分物种清单;量化协同方案,有序开展污染物、区域、行业多角度协同控制;开展O₃和PM_2.5协同机理研究,强化科学研究的支撑作用;开展VOCs综合治理,提高监管执法能力建设。以期实现O₃和PM_2.5短期削峰,长期达标。     

基于XGBoost-ARIMA方法的PM2.5质量浓度预测模型的研究及应用

针对PM_2.5时间序列的非线性、高噪声、不平稳与波动性的特征，提出一种基于分解集成框架以及相关性去噪的新型XGBoost-ARIMA混合预测模型。以石家庄市为例，选择PM₁₀、SO₂等4个影响因子，PM_2.5为目标因子，构建混合预测模型以合理区分与处理时间序列中高频、低频数据，并通过Pearson相关性去噪方法对时间序列中的噪声因子进行去除。实例验证及与经典预测模型的对比研究表明，提出的新型XGBoost-ARIMA混合预测模型适用于大气污染治理以及环境政策制定所需的PM_2.5质量浓度日均数据预测，实现了针对大气污染物日均质量浓度的准确预测，能够为污染治理与政策制定提供科学的数据支撑；该方法与经典预测模型相比，具有更优的预测性能(平均绝对误差仅为10.465 18,且希尔不等系数低至0.085 89)。     

联合Transformer注意力机制的PM2.5浓度预测网络研究

应用深度学习技术进行PM_2.5浓度预测方法的研究，提出联合Transformer注意力机制的循环预测网络。模型的核心是多头注意力-长短期记忆网络(MH-LSTM),通过构建统一记忆单元捕捉时空特征关联。MH-LSTM单元使用LSTM联合Transformer注意力机制对时间变化和全局空间特征统一建模形成记忆信息。记忆信息“之”字流向跨越堆叠的MH-LSTM模块，高层记忆信息辅助下一时刻低层记忆信息的获取。应用该模型结合河北省生态环境监测中心提供的PM_2.5浓度数据开展预报试验，结果表明，相对于卷积LSTM网络(ConvLSTM)、预测循环神经网络(PredRNN)、双重记忆网络(MIM),该模型预测的平均绝对误差分别减小了18.13%、10.23%、9.62%,实现了同时捕捉PM_2.5浓度的时空相关性，具有更优预测性能。     

全工班呼吸性粉尘测定及防尘措施研究

针对呼吸性粉尘对矿井工人身体健康的危害,对煤矿综采工作面、综掘工作面、炮掘工作面等进行分工种个体性的全尘和呼尘监测,测定了各工作面粉尘(全尘和呼尘)的浓度、粉尘分散度和SiO2浓度。其结果表明:全工班呼吸性粉尘测定的方法更加真实可靠,更真实地反映了呼吸性粉尘对井下各操作工种的致病危害,测得的各工作面各工种的呼尘浓度均高于国家标准。通过数据的分析以及工人的建议,提出了一些新式的、有效的防尘措施来降低呼吸性粉尘对人体健康的危害。     

石棉破碎车间粉尘质量浓度分布的数值模拟及实测

为改善破碎车间内部粉尘浓度超标的现状,掌握石棉选矿厂破碎车间内粉尘浓度的分布规律,依据气固两相流、气溶胶力学等相关理论,建立粉尘在空气内运动、扩散及沉降方程。以西南某石棉选矿厂破碎车间为研究背景,采用计算机流体力学的离散相模型,运用Fluent软件对石棉破碎车间粉尘质量浓度分布进行数值模拟,并与现场粉尘浓度实测数据比较分析。研究表明:模拟结果和实测数据相吻合;粉尘集中在胶带输送室和破碎机给料口附近,全尘浓度最大为86.24 mg/m3,纤维浓度最高为12.46 f/mL;粉尘浓度随着距破碎机入口的距离增加而逐渐变小;地面呼吸带高度粉尘浓度相对处于较低水平,维持在9~16 mg/m3区间。     

灵泉煤矿粉尘浓度分布规律的实测研究

为解决大流量工序定点短时测尘结果与工人实际接尘情况存在差距的问题,本文对综放工作面粉尘浓度现场测量,应用全工班呼吸性粉尘监测方法进行测尘。在实测和分析的基础上,采用平均数、标准差、累计百分比等统计学方法对监测结果进行了深入的分析,得出了综放工作面粉尘浓度的分布规律。以一定初速度从滚筒割煤处抛出的粉尘,在风流作用力、重力、底板和煤壁的吸附以及对落尘的反弹作用下沿程扩散。靠近底板和煤壁处的总粉尘浓度沿程分布曲线是双峰型曲线,距底板和煤壁较远处的总粉尘浓度沿程分布曲线是单峰型曲线。按粉尘粒径大小,双峰型总粉尘浓度沿程分布曲线可以分为两个区域,一个是可沉降的大颗粒粉尘为主的区域,另一个是难以沉降的微细颗粒粉尘为主的区域。从而有利于矿山管理者有的放矢地采取防尘措施,减少投资,提高效率,确保劳动者健康。     

综掘工作面除尘系统的研究

<正>掘进机作为煤矿巷道掘进的主要设备,在巷道掘进时会产生大量的粉尘。掘进工作面的工序繁杂,产生粉尘的地点位置多变。随着综采、综掘技术的迅猛发展,开采强度不断增大。于此同时,我国煤矿粉尘污染问题日趋严重。如综掘工作面在只采取内外喷雾时,司机处粉尘浓度高达300～1000mg/m3,而且呼吸性粉     

回风顺槽全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术研究

为治理综采工作面采煤过程中回风顺槽粉尘污染问题，基于超音速气动雾化控尘原理，提出全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术。以敏东一矿01工作面回风顺槽为例，采用离散元和有限元方法，利用COMSOL(COMSOL Multiphysics)仿真模拟软件中的k-ε湍流模块和流体流动颗粒跟踪模块，建立控尘技术装置三维数值模型。利用数值模拟方法分析技术装置气流场和液滴粒子轨迹的变化特征，以得到技术装置风流场及液滴粒子分布规律；搭建仿真试验模型，并通过仿真试验平台研究技术装置最佳抗风性能参数。结合现场试验对比分析，以验证控尘技术的高效除尘性能。结果显示：当雾幕装置气压为0.6 MPa时，雾化效果好且不会影响现场其他设备供压，捕捉小粒径粉尘能力强，但抗风性较弱；车载装置抗风性高，控尘能力强，但雾化效果较差且受气压的影响较小。2种装置有效地结合应用并形成了全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术。该技术有效阻止了粉尘的运移，有效覆盖了全断面。呼吸性粉尘和总粉尘控制效率分别达到94.92%和96.53%,这为治理煤矿井下回风顺槽粉尘污染提供了相关理论支持和治理手段。     

改进灰狼算法优化GBDT在PM2.5预测中的应用

针对灰狼算法易陷入局部最优解和全局搜索能力不足的问题,通过霍尔顿序列(Halton Sequence)搜索算法初始化狼群位置,避免灰狼算法陷入局部最优解和重复运算;引入莱维飞行和随机游动策略对灰狼算法的寻优过程进行优化,以增加算法的全局搜索能力;利用粒子群算法模拟灰狼种群得出的最佳适应度以用于惩罚项改进灰狼算法中的头狼更新策略。使用改进算法优化的梯度提升树(Gradient Boosting Decision Trees, GBDT)模型对北京市大气污染物监测数据中PM_2.5质量浓度进行预测,采用3种评估函数对各模型以及混合模型预测效果得分进行评估。结果显示,本文改进的灰狼算法对梯度提升树的优化效果优于其他算法,均方根误差E_RMS为6.65μg/m³,平均绝对值误差E_MA为3.20μg/m³,拟合优度(R²)为99%,比传统灰狼算法优化结果的均方根误差减少了19.19μg/m³,平均绝对值误差降低了10.03μg/m³     

综掘工作面压入式风筒出口有效距离研究

综掘工作面是井下粉尘的重要污染场所。对压入式通风综掘工作面而言,压入式风筒出口距掘进头的距离是一个非常重要的工况参数。如何在有效距离范围内提高减尘率也是一项值得研究的工作。采用气固两相流数学模型来研究掘进工作面的粉尘运移规律,采用基于欧拉-拉格朗日法的离散型模型(DPM)模拟粉尘在气场中的运动。采用三维立体模式,借助流体力学软件Fluent对综掘工作面压入式风筒出口距掘进头不同距离时的粉尘运移规律进行数值模拟。综合分析风筒出口距掘进头不同距离时的风速云图和粉尘粒子轨迹及其逃逸统计后发现,在风筒出口风速为12 m/s时,风筒出口距掘进头距离在5~10 m较合适,排尘效果较好;而综掘机安装上挡尘板后,风筒出口距掘进头距离在5~8 m较合适,且同距离情况下,运移到司机处的粉尘粒子较之前明显减少,控尘效果较好。现场应用结果表明,当压入式风筒出口距工作面煤壁距离为6.0~8.5 m时,安装挡尘板后综掘机司机处的粉尘质量浓度减尘率达21%,效果良好。     

综采工作面隔尘空气幕出口角度对隔尘效果的影响

综采工作面隔尘空气幕的出口角度是影响其隔尘效果的关键因素之一。利用Fluent计算流体力学软件,以河北金牛能源股份有限公司葛泉矿1528综采工作面为研究对象,对空气幕不同出口角度下综采工作面气流流场及空气幕两侧呼吸性粉尘浓度分布进行数值模拟,分析空气幕出口角度对其隔尘效果的影响。研究结果表明:适当调整空气幕出口角度,使气幕射流倾斜于产尘区,有利于提高空气幕的隔尘效果;并获得了阻止采煤机滚筒割煤时所产生的粉尘向司机工作区扩散的最佳空气幕出口角度,即出口角度在5°～10°范围,隔尘空气幕的工作效率较高,采煤机司机处的粉尘浓度最低,并通过现场试验对数值分析结果进行了验证。     

风速对露天矿采装工作面粉尘聚并效应的影响分析

风速对露天矿采装工作面的可吸入颗粒物的聚并效应有显著影响，为了探究不同风速下PM₁₀聚并效果，分析质量浓度变化机理，构建采装机械与外流域三维模型，利用Fluent软件针对新疆某露天采装面实际情况，模拟不同风速下外流场以及粉尘分布规律。结果表明：流经工作面的风流因采装设备的遮挡，在采装车厢内部与下风侧附近形成低速旋涡，使得此范围粉尘质量浓度较高；外界风速越大，高浓度粉尘区域越随风沿下风侧向后运移；随着扩散时间增加，外界风速越大，车厢附近的浓度降低得越多，沿程扩散距离越远，在采装车厢下风侧1～2 m是粉尘重点防护区域；外界风速越大，车厢附近涡流结构越复杂，PM₁₀的聚并效应增强，颗粒数量减小从而导致质量浓度大幅下降。     

综采工作面旋转风幕隔尘理论及试验研究

为了进一步提高综采工作面空气幕隔尘效率,提出采用新型旋转风幕进行隔尘.根据冲击射流相关理论,推导出了垂帘合理安装位置及垂吊高度.利用旋风分离理论,导出了旋转风幕所能控制的最大粉尘粒径和隔尘效率表达式.借助模型试验,对旋转风幕隔尘下的综采工作面粉尘质量浓度分布及旋转风幕的隔尘效率进行了分析.结果表明:采用旋转风幕隔尘时,空气幕气流在煤壁侧形成一旋转风幕,采煤机滚筒割煤所产生的粉尘在该旋转风幕的卷吸作用下,被控制在煤壁侧,并被工作面风流带走;由于垂帘的阻隔作用,空气幕气流冲击顶板后只能往煤壁方向运动,阻止了空气幕将卷吸进来的粉尘带到采煤司机的工作区,提高了空气幕的隔尘效率;旋转风幕隔尘时,司机侧的粉尘质量浓度较普通空气幕隔尘时进一步降低,其粉尘质量浓度由78 mg/m3降低至69 mg/m3,粉尘隔尘效率由81.8％提高至84.2％,提升了2.4％;旋转风幕对呼吸性粉尘的隔尘优势更为明显,司机侧呼吸性粉尘质量浓度由14mg/m3降至8 mg/m3,呼吸性粉尘隔尘效率高达92.6％,较普通空气幕提高了6.5％;旋转风幕对不同粒径粉尘的隔尘效率有差异,随粉尘粒径增加,旋转风幕的隔尘效率不断下降.     

大采高综采工作面风流-呼吸带粉尘分布数值模拟

为了研究大采高综采工作面在多工序、多尘源情况下的呼吸带范围粉尘质量浓度分布,运用Fluent软件对井下大采高综采工作面风流分布、粉尘运移、呼吸带高度范围粉尘质量浓度分布进行模拟研究,并结合现场实测对比分析.结果 表明,采煤机械设备的影响使得工作面空间体积发生突变,造成采煤机附近局部风速增大,并且在采煤机下风侧附近产生3 m/s的湍流.湍流使得运移到此处的粉尘发生扩散,致使湍流下风侧呼吸带粉尘质量浓度剧烈升高十几倍.根据实测数据与模拟结果对比分析:采煤机下风侧10～20 m是粉尘防治的重要区域;而在采煤机下风侧30 m以后的范围,巷道中心部位呼吸带高度粉尘受风流影响漂浮在空中而不易沉降,导致粉尘质量浓度居高不下,此范围也是重点防尘区域.     

溜井泡沫抑尘剂的研制及其抑尘性能实验研究

矿山溜井卸矿过程中产生的大量冲击性粉尘已成为矿井可呼吸性粉尘的主要来源,为了有效解决溜矿井卸矿时产生的大量冲击性粉尘,基于泡沫抑尘的机理,研究了发泡倍数和半衰期两个指标进行优选实验,通过正交法和单因素法优选出最佳的泡沫抑尘配方为十二烷基硫酸钠、月桂酸钠和聚丙乙酰胺,各成分的质量浓度分别为0.6%、0.8%与0.4%。结果表明,通过模拟溜井卸矿测得不同泡沫高度的抑尘效率在85%~95%之间,呼吸性粉尘的抑尘效率为87%左右,其时效性可达2h以上。     

煤巷掘进工作面煤层注水防尘的试验研究

在公司某煤矿一综掘工作面进行现场实验,设计了若干深10m直径42mm注水钻孔,注水压力26-32MPa,时间为15h;而后取芯进行湿润效果检验,注水后降尘效果检验和沿程粉尘浓度、综合降尘效果分析,结果表明:掘进进尺24 m处各个测尘点粉尘浓度都是最低;全尘的降尘率比呼吸性粉尘总体高些;注水后全尘浓度比注水前下降快     

AERMOD模型在大气环境影响评价中的应用——以某水泥窑处置固废危废项目为例

以某水泥窑处置固废危废项目为例,应用AERMOD模型,以PM₁₀、PM_2.5、TSP和二噁英为模拟因子,定量分析该水泥窑处置固废危废项目对区域大气环境质量的影响程度和对周围敏感点居民的健康风险。研究结果表明：PM₁₀、PM_2.5、TSP和二噁英的日均浓度模拟值占标率均小于1,均满足相应的环境质量标准限值要求;该项目周围所有敏感点的HI均远远小于EPA推出的可接受风险水平(HI<1),且LCR低于EPA推出的可接受风险水平(LCR<1×10^-6),即该项目生产过程排放的二噁英对周围敏感点的居民既不会造成致癌风险,也不会引起慢性健康风险。     

表面活性剂对硅尘润湿性影响的分子模拟

研究表面活性剂对SiO₂粉尘润湿性影响，对SiO₂粉尘治理具有重要意义。以SiO₂-表面活性剂-水模型为基础，采用蒙特卡罗和分子动力学的方法，结合沉降试验，探究不同表面活性剂对SiO₂润湿性的影响。模拟结果表明：表面活性剂能够提高SiO₂的吸水量，且在十六烷基三甲基溴化铵(Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide, CTAB)条件下吸水量提升得最多；分子动力学模拟后，SiO₂-CTAB-水模拟体系中分子间相互作用能最大，表明CTAB对SiO₂润湿性的影响最大；当CTAB和月桂基葡萄糖苷(Alkyl Polyglucoside, APG1214)以物质的量比3∶1复配时SiO₂的吸水量最高。沉降试验表明，SiO₂粉尘在单体CTAB和物质的量比3∶1复配的CTAB/APG1214溶液中沉降时间较短，说明这2种溶液对SiO₂的润湿效果较好，与模拟结果一...     

敞开式TBM施工隧道粉尘扩散及除尘系统研究

TBM掘进过程中产生大量粉尘，为了掌握粉尘的分布规律并优化除尘系统，以敞开式TBM为例，采用数值计算方法研究不同除尘风管位置，不同除尘风速和不同掘进面产尘量下的洞内粉尘浓度分布规律。研究结果表明:敞开式TBM隧道施工过程中，掘进面至除尘风管区域质量粉尘浓度较高，在除尘风管口后方区域下降到 2 mg/m3以下；除尘风管布置在距掘进面30 m位置处时，洞内沿程粉尘含量相对较大，除尘风管布置在距掘进面20 m位置处时洞内沿程及TBM支护区域粉尘含量相对较小；排风风速为15 m/s时，敞开式TBM支护区域粉尘质量浓度最小，排风风速为30 m/s时，该区域粉尘质量浓度最大；掘进面产尘量越大，洞内沿程及敞开式TBM支护区域粉尘质量浓度越大，不同产尘量下洞内粉尘浓度均在除尘风管后方达到规范限值以下。