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     

煤矿综掘面泡沫降尘技术研究与实施

针对煤矿综掘面粉尘治理技术中存在的不足,采用泡沫降尘新技术结合长压短抽式通风方式进行粉尘防治。以霍尔辛赫矿为例,根据井下实际情况,利用GAMB IT和FLUENT建立掘进巷道的几何模型,并对巷道掘进通风过程中粉尘分布规律进行解算,将模拟结果和现场实测数据对比,确定掘进面回风侧的高浓度粉尘分布区。对掘进面煤样进行湿润性试验,确定最佳的发泡剂添加比例。综合以上情况,泡沫降尘技术实施时采用环形前置式喷头布置,发泡剂添加比例定为10‰,并在回风侧距掘进面5 m、距底板2 m处设置风筒,将高浓度粉尘抽出并沉降。现场实测数据显示,泡沫降尘技术降尘效率明显高于喷雾降尘技术。使用泡沫降尘时,在司机侧测得全尘及呼吸性粉尘降尘效率分别达到75.4%和74.7%。     

综掘面旋流风幕抽吸控尘流场数值模拟

针对目前井下巷道内综掘工作面产尘量大,煤尘浓度高,降尘效率低的实际现状,探讨了配有附壁风筒的综掘工作面旋流风幕抽吸控尘的新型降尘方式,建立气体-粉尘颗粒两相流动的数学模型,利用Fluent对巷道流场进行数值模拟,并分析了风流扩散规律、粉尘分布规律以及影响粉尘分布规律的因素.模拟结果显示,综掘面旋流风幕抽吸控尘系统可在机掘工作面的有限空间内形成一个具有屏蔽作用的旋转风幕,将粉尘基本封闭在距掘进面0～3m的范围内.抽风口距离掘进面越近,高浓度粉尘存在范围和巷道中的粉尘浓度越小;增加抽风口个数可以提高除尘效率.     

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。     

煤巷水力压挤防治瓦斯煤尘技术试验研究

为解决掘进煤巷瓦斯突出、积聚和粉尘污染等问题,结合祁东煤矿的煤层开采条件,研究水力压挤技术,探讨水力压挤防治瓦斯煤尘机理,试验确定钻孔布置、封孔深度、注水压力、注水量与注水时间等工艺参数。研究结果表明:水力压挤可使试验工作面卸压带增宽0.7m左右,挤出近20%的煤层原始瓦斯,最高降尘率达78.7%;该技术对防治瓦斯突出、超限和煤尘污染有显著效果。试验研究取得的相关水力压挤工艺技术参数,为类似煤层条件技术实施提供了工作基础。     

除尘风机离心除尘器除尘数值模拟与应用

为创造安全健康的工作环境,湿式除尘风机除尘是煤矿井下除尘的主要方法之一。离心除尘器结构是影响风机除尘效率的主要因素。本文以掘进工作面湿式除尘风机为对象,采用数值模拟的方法,对含尘风流经过离心除尘器的除尘效果进行了研究。结果表明:采用湿式离心除尘系统,能有效提高除尘效率;除尘器入口风速为1.9m/s,螺旋挡板间距为0.3m的降尘效果最好。现场实践表明,使用设计后的湿式除尘风机能够有效提高降尘效率,降尘率可达96.7%。     

气液两相混合发泡降尘新技术的研究与应用

气液两相混合发泡降尘新技术采用压力水、发泡剂、压缩风流经发泡器进行物理发泡进行降尘,技术兼容了水雾与化学抑尘的特点,降尘效率更高.通过设计气液两相混合发泡降尘工艺,制备出了高性能的泡沫,然后通过在尘源周围布置多个泡沫喷头,利用喷头良好的扩散性能将尘源包裹,达到了降尘的目的.现场测试结果表明:在司机侧气液两相混合发泡降尘时全尘浓度由原来的1103mg/m3降低为308.8 mg/m3,呼吸性粉尘由原来的596mg/m3降低为149mg/m3,降尘效率分别为72.4％和75.2％,分别是外喷雾降尘效率的2.52倍和3.08倍,降尘效果非常明显,同时,气液两相混合发泡降尘成本较低,约占总投入的1.8％-2.2％,经济性明显,具有广阔的实用推广性.     

掘进工作面可调控双锥形一体化泡沫降尘装置的实验研究

为解决掘进时粉尘浓度高、能见度低的问题,达到改善作业环境并减少对工作人员危害的目的。运用流体力学的涡流和射流原理,研发出可调控双锥形一体化泡沫降尘装置,通过多次模拟实验确定其最佳的技术原理、设计结构及操作方法。凭借系统调节部件设计气-液二相控制面板,实现对气液比的调节与监控。实验表明:通过对阀门的调节,泡沫降尘过程中可以实现气液比的调控,能够产生连续、均匀的泡沫,发泡剂最佳浓度为2.5%,泡沫回收装置能有效的回收积液。全尘、呼尘降尘效率分别达到93.4%和90.2%,起到全面立体控尘的效果。该装置能够对矿井综掘面高效降尘,成泡量与粒径准确控制,实现不同矿井不同粒度尘源的控制。     

综采面高压注水联合高压喷雾二级防尘技术研究

综采工作面的粉尘防治一直是煤矿安全工作的重点和难题之一。结合双鸭山矿区新安矿综采工作面的实际状况,采用现场煤层高压注水实验方法,研究了高压注水条件下煤体增湿的规律;运用注水实验数据进行反演数值试验,优化煤层高压注水数学模型内部参数,利用注水数值模拟试验确定了综采工作面煤层高压注水减尘技术的最优参数;运用了高压喷雾降尘效率模型数值模拟方法,分析确定了综采工作面采煤机外置高压喷雾降尘的最优参数,研发了孔径为1.2 mm的7孔高压集成喷嘴。新安二矿、三矿煤层高压注水联合高压喷雾二级防尘技术应用效果表明:通过二级联合防尘措施,工作面全尘去除率高达96%,呼吸性粉尘去除率高达94%。     

综采面高压注水联合高压喷雾二级防尘技术研究

综采工作面的粉尘防治一直是煤矿安全工作的重点和难题之一。结合双鸭山矿区新安矿综采工作面的实际状况,采用现场煤层高压注水实验方法,研究了高压注水条件下煤体增湿的规律;运用注水实验数据进行反演数值试验,优化煤层高压注水数学模型内部参数,利用注水数值模拟试验确定了综采工作面煤层高压注水减尘技术的最优参数;运用了高压喷雾降尘效率模型数值模拟方法,分析确定了综采工作面采煤机外置高压喷雾降尘的最优参数,研发了孔径为1.2 mm的7孔高压集成喷嘴。新安二矿、三矿煤层高压注水联合高压喷雾二级防尘技术应用效果表明:通过二级联合防尘措施,工作面全尘去除率高达96%,呼吸性粉尘去除率高达94%。     

磁化水在某些领域的应用效果

磁化水在捕尘、锅炉和热交换器除垢以及润滑冷却液防腐等方面的应用,获得了令人信服的效果。综合这些资料,望能引起人们的重视,使之得到更为广泛的应用。 1.捕尘在矿井内,距工作面30m处设置水幕,采集水幕前后的空气样品,比较用磁化水喷雾与用普通水喷雾的降尘效果(见表1).由表1可见,磁化水降尘效果明显提高。在煤矿,分别采用普通水和磁化水进行湿式钻孔,结果磁化水使煤中的含湿量增加,降尘效果比普通水提高22％～42％(见表2)。     

采煤机多参数耦合匹配优化智能降尘控制研究

为实现对采煤机截割煤岩过程中粉尘质量浓度的最优控制,开发一种基于多参数耦合匹配优化的采煤机智能降尘控制方法。以最低粉尘质量浓度为目标,以牵引速度、滚筒转速以及截割深度为变量,建立采煤机最优降尘控制的多参数耦合优化匹配模型;采用迭代优化方法,结合优化终止判定条件,得到最低产尘量时的采煤机多工作参数优化结果。采用综采面3机配套模型进行截割控制与测试试验。结果表明,在采煤机多参数迭代优化过程中,粉尘质量浓度快速下降收敛,优化前后粉尘质量浓度分别为632和158 mg/m3,降尘效率达到75%。     

受限空间气泡雾化尘-雾粒径耦合试验研究

为揭示细颗粒粉尘与雾滴粒径之间对位配置降尘规律,建立受限空间气泡雾化尘-雾粒径耦合试验系统,采用Spraytec粒度仪、直径为1.5 mm的内气外液型喷嘴等仪器,模拟风流扰动下无尘源、释放煤质尘源2种状态6种气液比(ALR)试验条件,测试研究粉尘粒径、雾滴粒径(XNS)及降尘效率之间的影响关系。数值拟合得到ALR、XNS分别与全尘效率(η)的Gompaertz、Parabola函数关系式,以及ALR、X_(NS)分别与4个粒径区间的分级降尘效率(η_(2μm)、η_(25μm)、η_(510μm)、η_(10μm))的Gompaertz函数关系式。模拟得出捕集呼吸性粉尘(Stokes直径d≤5μm)ALR、XNS分别为0.4~0.6、15~25μm,捕集可吸入类粉尘(5μm≤d≤10μm)ALR、X_(NS)分别为0.4~0.5、25~30μm。     

高压喷雾降尘物理过程的探索

在煤矿生产中,粉尘就像一把"无形的刀子"威胁着矿工的身体健康及生命,因此,防尘问题就显得越来越迫切了,但一般的低压喷雾洒水降尘效果都不超过80%左右;如果采用高压喷雾降尘,从捕捉呼吸性粉尘的效果看,高压喷雾比一般喷雾洒水系统空气中含尘可减少70-80%,那么为什么高压喷雾能增加降尘效果呢?本文着重对高压喷雾降尘的物理过程进行探索.     

快掘面抽风口集尘参数变化下粉尘场优化模型研究

为了解决长压短抽通风方式下传统抽风口集尘效果不适应掘进速度快、产尘量大的工作面集尘需求等问题,提出设计抽风筒集尘口装置及系统布局,以降低快掘面高粉尘危害和污染等隐患。利用Fluent建立集尘系统的粉尘场有限元模型,分析单集尘参数对粉尘场影响并确定参数取值范围,设计二次回归正交试验,建立司机和人行道呼吸带粉尘质量浓度双目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法求解模型。以陕西某矿快掘面为研究对象,求解得到该集尘布局下最佳集尘参数方案。搭建集尘系统试验平台来测试最佳集尘参数方案,研究结果表明：试验测试值和预测值误差小于8%,优化后的司机处粉尘质量浓度和人行道呼吸带平均粉尘质量浓度分别降低79.3%,58.7%,证明优化模型准确且有效。研究结果可为实现快掘面空气净化目标提供参考。     

综放工作面回撤通道锚网支护

大水头煤矿102综放工作面回撤通道地处高应力及动压条件之下,煤层普氏系数f=0.4～0.7,自然发火期最短为20天,相对瓦斯涌出量为15m3/t～20m3/t,回撤通道设计断面为矩形,最小处净断面5.6m2,最大处净断面8.4m2.采用普通锚网支护,实现了巷道快速掘进、工作面设备快速回撤的要求,创造了高应力、高瓦斯、松软煤层条件下锚网支护的先例.     

掘进面出风口风流与风幕调控下的粉尘分布响应曲面优化研究*

为了解决煤矿掘进面风筒出风口参数不能动态变化,而传统风幕全断面控尘效果不理想引起的粉尘浓度高等问题,通过分析风幕和出风口参数对粉尘分布规律的影响,以此得到合理的出风口风流与风幕综合调控方案,降低粉尘浓度。以陕西神木柠条塔煤矿N1212巷道为研究对象,利用Fluent软件建立出风口风流与风幕综合调控的粉尘场有限元模型,设计出风口风流及风幕综合调控响应曲面实验,得到最佳综合调控方案为:风幕射流出口宽度为0.16 m,风幕射流出口速度为6 m/s,出风口口径为0.9 m,出风口右偏角度为3°。搭建相似模拟实验平台来验证最佳综合调控方案,研究结果表明:调控后回风侧行人呼吸处和司机位置处粉尘平均浓度分别降低89%和81%,有效改善掘进面作业环境。     

基于钻孔气体漏失量法巷帮卸压带宽度确定研究

为确定巷帮卸压带宽度,合理布置巷道位置及确定封孔长度,提出了钻孔气体漏失量法,对某矿巷帮卸压带宽度进行了测试,并与封孔法所得结果进行对比分析。研究结果表明:钻孔封孔法测定卸压带宽度为9～10 m;钻孔气体漏失量法因充入高压气体使原始裂隙遭受楔形劈裂作用,造成裂隙扩张,测试结果为11 m,略大于封孔法测试结果;根据矿井实际抽放钻孔情况,结合漏失量法及封孔法测试结果综合确定该矿巷帮卸压带宽度为9～10 m。利用钻孔指标法进行验证,借助钻屑量、瓦斯涌出初速度及钻屑瓦斯解吸指标3个参数综合确定卸压带宽度为9～10 m,所得结果与封孔法测试结果一致,略小于漏失量法,说明对钻孔气体漏失量法所得结果适当修正后可进行卸压范围确定。     

喷嘴直径对降尘效果影响的试验研究

为提高喷雾降尘效率,以改善作业环境,有必要研究喷嘴直径与降尘效果间的关系。基于自行设计的喷雾降尘试验系统,采用马尔文实时高速喷雾粒度分析仪、高速摄像仪及粉尘浓度测定仪对不同直径喷嘴的雾化特性参数和降尘效率进行测定。结果表明,在相同喷雾压力下,随着喷嘴直径的增大,全尘降尘效率持续增加,而呼吸性粉尘降尘效率先增加后减小,并在喷嘴直径为1.5 mm时达到最大值;在耗水量相同的情况下,随着喷嘴直径的增大,全尘和呼吸性粉尘降尘效率均下降。在井下喷雾降尘中,当耗水量不受限制时,为同时确保全尘和呼吸性粉尘降尘效率,宜选择直径为1.5 mm的喷嘴;当耗水量受限制时,宜选择直径为1.2 mm的喷嘴。     

程潮铁矿崩落法开采对上覆岩体变形的影响研究

针对程潮铁矿开展工程地质调查,采用离散元分析软件UDEC建立其二维地质剖面模型,在假设其上部水平矿房未开采的条件下,模拟了程潮铁矿无底柱分段崩落法开采-480 m、-500 m相邻分段的过程,研究单一分段及相邻分段开采导致的围岩“冒落带、导水裂隙带”的分布规律及范围,探索程潮铁矿单分段矿房开采时其上覆岩体形成的导水裂隙带高度范围y随采长x的变化函数,分析无底柱分段崩落法不同分段矿房开采对于上覆岩体变形及影响机理,为类似开采技术条件矿山安全生产提供参考。