综采工作面粉尘运移和粉尘浓度三维分布的数值模拟研究

分析了综采工作面流场及粉尘分布的特点 ,视工作面含尘风流为气 粒两相流 ,建立了描述综采工作面风流中粉尘运动和浓度分布的数学模型。采用计算流体力学的有限容积法求解 ,编制了模拟计算综采工作面三维空间内风速和粉尘浓度分布的计算机程序     

综采工作面煤层注水降尘试验研究

为降低综采工作面空气粉尘浓度,减小粉尘对矿工及设备的危害,在西山煤田3号煤层开展煤层注水试验。通过测量固定测点粉尘的质量浓度及分散度,分析煤层注水的效果及其对综采工作面粉尘浓度和粒径分布的影响。结果表明:试验煤层单孔设计注水量440 m~3条件下,煤层内在水含量平均增加1.02%,外在水含量平均增加了2.21%;注水后煤尘粒径分布范围变窄,平均粒径减小,整个工作面空气中全尘浓度平均降低28%,呼尘浓度平均降低32%。     

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%。     

煤矿综采工作面防尘技术研究现状及趋势

随着煤矿机械化程度和开采强度的不断加大,导致综采工作面的产尘强度及作业环境中粉尘浓度也愈来愈大,严重影响煤矿安全生产和作业人员身体健康.本文主要介绍最近几年国内外综采工作面防尘技术方面的研究成果,总结提高综采工作面防尘效果的技术研究基本趋势,期望为我国煤矿综采工作面粉尘防治提供多种方法和手段.     

综采工作面空气幕隔尘理论研究

空气幕隔尘是综采工作面一项新的防尘技术.运用平面射流理论,针对综采工作面空间特点及风流特性,建立空气幕隔尘的数学模型,从理论上就隔尘空气幕两侧粉尘浓度分布和变化规律、空气幕隔尘效率及其与相关参数的关系进行深入研究.结果表明:1)司机侧粉尘浓度朝风流方向按指数规律不断增大,煤壁侧粉尘浓度则朝风流方向按指数规律不断下降,且两侧粉尘浓度变化速度快慢与空气幕射流卷吸风量大小有关,卷吸风量越大,两侧粉尘浓度变化速度越快;2)空气幕射流卷吸风量是影响其隔尘效果主要因素,卷吸风量越小,空气幕隔尘效率越高;3)在确定空气幕出口风速时,为保证其隔尘效率,应根据现场实测,取满足控制呼吸性粉尘所需的最小风速.     

综采工作面粉尘污染状况研究

用FC-4型粉尘采样仪器对综采工作面在顺风割煤、逆风割煤、移架以及放顶煤四种不同工作条件下进行粉尘浓度测定,分析粉尘在不同工作条件下造成工作面污染的基本规律,得出采煤机割煤是工作面粉尘的第一大来源,最大粉尘浓度可达890mg／m^3,移架是综采工作面粉尘的第二大来源,放煤的高度和次数对工作面的污染有很大影响。同时,指出采取综合的粉尘防治措施才是降低工作污染程度的最佳办法。     

滚筒设计参数与粉尘爆炸率关系的数学模型

综采工作面的粉尘主要是由采煤机截割煤炭而产生,螺旋滚筒作为采煤机的工作装置,直接与煤岩接触,参与落煤和装煤的过程,其结构参数、工作参数直接决定着机器工作时的产尘量大小,影响工作面的粉尘浓度。因此,笔者通过简化与假设,在粉尘检测数据的基础上,选取滚筒直径,螺旋头数,截线间距,每线齿数和切屑厚度为自变元,提出了工作面粉尘爆炸概率的确定方法,建立了滚筒设计参数与采煤工作面粉尘爆炸率之间关系的数学模型,为分析机械参数与安全之间的关系和影响、为合理地设计滚筒及其采煤机的参数、减小采煤工作面的粉尘、降低粉尘爆炸率、提高煤炭生产的安全提供理论依据。     

综采工作面粉尘污染状况研究

用FC-4型粉尘采样仪器对综采工作面在顺风割煤、逆风割煤、移架以及放顶煤四种不同工作条件下进行粉尘浓度测定,分析粉尘在不同工作条件下造成工作面污染的基本规律,得出采煤机割煤是工作面粉尘的第一大来源,最大粉尘浓度可达890mg/m3,移架是综采工作面粉尘的第二大来源,放煤的高度和次数对工作面的污染有很大影响.同时,指出采取综合的粉尘防治措施才是降低工作污染程度的最佳办法.     

液压支架上自动喷雾装置的控制及应用

在综采工作面,特别是放顶煤综采工作面,由于采用液压支架增加了放顶煤的工序,工作面粉尘浓度大幅度上升,“支架防尘”成为综采工作面(包括放顶煤综采工作面)防尘的一个重要环节。目前,在综采工作面,“支架防尘”主要采取自动喷雾降尘措施。     

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。     

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。     

煤巷掘进过程中粉尘浓度影响因素分析

为了掌握煤巷掘进过程中粉尘浓度变化的影响因素,根据气固两相流理论,针对矿井掘进工作面的特点,采用计算流体力学的离散相模型（DPM）考察了掘进巷道风速、风筒直径、风筒出风口到掘进工作面距离以及风筒的悬挂高度对粉尘浓度变化的影响。结果发现：当掘进巷道风速为0.25-4 m/s时,提高巷道内的通风风速,可以降低巷道内的粉尘浓度,缩短呼吸性粉尘浓度达到稳定的时间,减小工作面粉尘的危害;有利于通风除尘的风筒相关参数为风筒直径0.4-0.6 m、风筒出风口到掘进工作面距离6-7 m、风筒悬挂高度2.0-2.2 m。     

Numerical study on dust movement and dust distribution for hybrid ventilation system in a laneway of coal mine

Coal dust disaster is the most serious problem in a laneway of coal mine. Dust movement regularity for comprehensive mechanized heading face is the key scientific issues for the principle and technology of dust prevention. The special topic on systematic study of the variation regularity of dust movement and dust distribution is presented with hybrid ventilation for the comprehensive mechanized heading face: Euler–Euler method was firstly established on the numerical platform for gas–solid two phase flow in a laneway. And the forces and the dynamic model of dust particles were performed in three-dimensional flow field. Then based on the visible simulations, the movement characteristics of diffusion, sedimentation and accumulation of dust particles were investigated under the action of the complex air flow, and the spatiotemporal variation of dust distribution was studied with hybrid ventilation system. Meanwhile, the obtained dust distribution regularities were compared with the obtainable experimental results. Finally, selected method on different ventilation patterns for dust control was brought out for the heading face according to the gained regularity. The research results is helpful for further understanding of the essence of dust movement with air flow, which could provide more suitable guidance for the principle of dust control and technology of ventilation.     

矿用湿式引射除尘器的应用研究

针对目前煤矿井下钻孔工作面粉尘浓度高和降尘效率低的现状,提出了湿式引射除尘技术,分析其基本原理和性能特点。分别进行了钻孔风力排渣气体流量测量试验和湿式引射降尘试验。前者得出了压气压力和钻孔深度的变化关系式以及钻孔过程中所需处理的含尘气体量。降尘试验表明,湿式引射除尘技术对全尘和呼吸性粉尘都有很好的降尘效果。     

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。     

综掘工作面气水联动除尘装置影响因素及应用效果分析

为掌握气水联动除尘装置影响因素及现场除尘效果,以便更好应用于现场实际。基于煤矿综掘工作面长压短抽通风控除尘系统,利用数值仿真和正交实验设计分析方法,系统研究除尘装置叶片参数、进风量和进风口位置等因素对除尘效果的影响规律。研究结果表明：叶片安装角为40°,扭转角为4°时,除尘器入口处负压值和进风量最大,而吸风口距工作面5 m、吸风量≥300 m³/min时的除尘效果较好。控除尘系统采用气水联动除尘装置后,各测点全尘除尘效率提高了40.8%～55.4%,呼吸性粉尘除尘效率提高了31.4%～41.3%,应用效果良好。     

协同通风影响全断面隧道掘进机工作面岩尘分布规律研究

针对全断面掘进机施工过程中,产生大量岩尘影响施工人员工作环境的问题,采用理论分析、数值模拟与现场测定相结合的方法,以青岛地铁2号线全断面隧道掘进机工作面为对象,对协同通风影响全断面隧道掘进机工作面风流运移与岩尘污染分布规律进行研究。结果表明:在复合式通风模式和一定条件下,在隧道中段会形成由主通风与回风主导的耦合风场;当协同通风量(Qcv)从6 m3/s增大至12 m3/s时,产生的岩尘可控制在距掌子面77.2 m的范围内;当Qcv=8 m3/s时,岩尘最小扩散距离为44.7 m,工作区周围岩尘浓度约为30.1 mg/m3。     

不同裂隙对煤层热流耦合现象的影响

煤炭在构造应力的作用下会产生不同形状的裂隙,不同的裂隙会对煤层内的流动与传热产生影响。以阜新市高德煤矿为例,建立二维物理模型,采用两区域方法构造控制方程组,运用计算机软件对四种裂隙下煤层的流场和温度场进行数值计算。计算结果表明:不同裂隙对煤层流场的影响主要在空气流动侧,对煤层区域影响很小;不同裂隙对煤层温度场的影响主要在裂隙界面上,对外界空气和煤层内部的影响均很小;不同裂隙条件下煤层壁面平均努谢尔特数曲线的契合度随着瑞利数的增加而不断降低,相比标准界面,其他三种界面的煤层壁面平均努谢尔特数值基本一致。研究结果可为煤矿的安全开采提供理论性指导。