抽出式通风煤巷掘进过程中粉尘浓度分布规律的数值模拟

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）对掘进工作面通风过程中粉尘浓度进行数值模拟，总结抽出式通风掘进巷道中粉尘浓度的沿程分布及变化规律。     

煤矿掘进工作面粉尘延时采样测量方法

为研究煤矿掘进工作面采样时刻对滤膜称重法测量长距离巷道粉尘运移情况的影响,结合有限元分析方法提出延时采样法。首先分析粉尘颗粒沿巷道径向的运动模型,然后估算粉尘在巷道中运移所需的时间,制定粉尘质量浓度测量方案,并在煤矿巷道实地测量。结果表明：延时采样法得到不同时间、不同位置和不同作业工况下相同批次粉尘的运移分布情况,而多点同步采样法的不同起始时间的测试结果稳定性差;分析延时采样法的数据发现“尘汇现象”,其导致弱风巷道粉尘质量浓度的每小时增长速率约为扩散至该区域粉尘质量浓度的10%～15%。分析延时采样法在不同工况下的粉尘质量浓度及其对应的尘汇浓度和测量误差,发现新的非截割尘源位置,并计算产尘浓度,为针对性布置和安装巷道降尘设备提供参考依据。     

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     

综采工作面粉尘浓度分布的数值解法

分析工作面流场和粉尘分布的特点，采用气──固两相流原理，导出描述综采工作面粉尘分布的数学模型。用数值方法一有限容积法求解数学模型，编制了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。     

采煤工作面粉尘浓度分布及传感器的部署

为给煤矿井下采煤工作面上粉尘浓度传感器的安放位置提供理论依据,建立了回采工作面巷道几何模型,根据气体、尘粒运动方程和欧拉-拉格朗日方法中的离散相模型,采用Fluent软件仿真井下采煤工作面及回风巷粉尘浓度的分布情况.仿真结果表明:粉尘在司机后方10-20m 处粉尘浓度达到最大,在司机30m后趋于稳定,粉尘传感器应放置在回风巷距综采工作面的距离小于或等于10m的位置.     

局部通风掘进巷道风筒综合换热系数确定方法研究

在矿井风流与围岩热湿交换理论的基础上,对局部通风掘进巷道内风流与风筒内风流的热量交换过程进行了研究,提出了通过现场测定巷道内的风流温度、湿度、大气压力、风量和风筒内风流温度等参数来计算风筒综合换热系数的方法.并在平顶山煤矿现场进行了实测,通过对实测计算结果的回归分析,得出了确定风筒综合换热系数的计算公式.研究表明,通过计算巷道内平均风速可以获得风筒综合换热系数.     

受限空间内粉尘流动的浓度分布模型及其数值模拟

受限空间内颗粒的流动规律对研究颗粒输送和净化等有很大的作用,在其基础上运用气固两相流动理论中的欧拉-拉格朗日离散相模型和湍流等模型,并以该模型为基础,采用计算流体力学的软件,以通风管道为例,对受限空间内粉尘浓度分布规律进行数值模拟。分析和讨论气体风速、管径的变化对通风管道内浓度分布的影响,同时对管道后底部附近的直线和点处浓度随进口风速变化进行模拟和监测。通过结果和对比表明该模拟较好地体现了粉尘等颗粒在管道等受限空间实际情况,具有重要的参考和借鉴作用。     

1m3粉尘环境模拟装置粉尘扩散数值模拟

在工业生产环境中,粉尘云会对工作人员产生职业危害,也会对生产设备造成危害,导致生产中断甚至安全事故.电气设备在工业生产中不可或缺,研究人员为研究工业电气设备的防尘性能开发了一种1 m3粉尘环境模拟装置.该试验装置的基本功能是利用持续气流使粉尘在罐体内形成相对稳定分布的粉尘环境,其内部空间可放置电气设备进行长时间的试验.为预测粉尘在装置中的分布,利用Fluent中的离散相模型对惰性粉尘进行了粉尘环境模拟装置内扩散的数值模拟研究.结果表明,粒径为1 μm、10 μm、30 μm、50 μm和70 μm的粉尘均可以在装置内部形成粉尘云,其罐体中心质量浓度可维持在0.2～0.5 kg/m3.不同粒径的粉尘分布截然不同,粒径越小的粉尘扩散的均匀程度越高,而较大粒径粉尘的运动稳定性更好,但分布均匀度较差,保持进气速度在40 m/s以上可以获得良好的粉尘扩散效果.     

粉尘云浓度对HDPE粉尘云最低着火温度的影响

为准确评价高密度聚乙烯（HDPE）粉尘爆炸敏感性和开展有效的粉尘防爆工作,采用Godbert-Greenwald恒温炉标准实验装置研究了典型HDPE粉尘云最低着火温度的分布特性,着重探讨了粉尘云浓度对不同喷尘压力条件下HDPE粉尘云最低着火温度的影响规律。研究表明:测试条件下HDPE粉尘云最低着火温度的变化处于360~445 ℃范围,随粉尘云浓度的增加呈现先降低后升高的总体趋势,粉尘云浓度为1.111 kg/m3时出现拐点,且粉尘云最低着火温度随喷尘压力的增加而降低。     

基于全工班的煤矿呼吸性粉尘特点的研究

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,本文以山西潞安集团漳村煤矿的综采、综掘、炮掘工作面为主要监测点,应用全工班呼吸性粉尘监测方法进行测尘。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。对现有防尘措施从改善工人实际接尘情况的角度进行了评价,提出了合理化建议。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。     

正压呼吸器防尘系统在岩巷综掘工作面的应用

针对矿井岩巷综掘工作面产尘量大,常规降尘措施不理想,一般呼吸面罩无法有效降低工作面作业人员对粉尘吸收的问题,研制了正压呼吸器防尘系统,并在岩巷综掘工作面底抽巷进行了现场试验。试验结果表明:使用正压呼吸器防尘系统除尘效率达到了70.82%,不使用时除尘效率仅为42.01%,不仅有效降低了工作面的粉尘浓度,改善职工作业环境,而且保证了工作面作业人员对新鲜空气的需求,减少了粉尘对职工身体的危害。     

对喷流除尘技术在收集硫酸铵和硝酸铵粉尘中的应用研究

对喷流除尘技术利用粉尘颗粒在撞击区内来回振荡、相互碰撞并团聚的机理进行除尘.实验采用水平式对喷流除尘系统收集硫酸铵和硝酸铵的混合物粉尘,主要考察喷嘴气流速度、含尘浓度和喷雾化水润湿含尘气流对除尘效率的影响,并进行机理分析.实验表明,除尘效率随喷嘴风速的增大而升高,但喷嘴风速超过25～27 m/s后,反而下降;除尘效率随含尘浓度的增加而升高,但含尘浓度超过0 45～0.55 kg/m3后反而有所降低;喷雾化润湿含尘气流能显著提高除尘效率,最优耗水量为0.18～0.22 kg/kg粉尘,超过该值后无显著变化.实验确定的最优除尘条件为:喷嘴速度25～27 m/s、含尘浓度0.45～0.55 kg/m3、耗水量0.18～0 22 kg/kg粉尘,除尘效率最高可达96.8%.     

皮带巷粉尘浓度分布规律及全自动气水调节雾化除尘系统

鉴于传统的输煤皮带巷雾化除尘系统不能根据煤流高度自动调节雾化程度,难以达到预期除尘效果,以同忻煤矿输煤皮带巷为研究对象,基于COMSOL Multiphysics建立了输煤皮带巷煤流扬尘模型,研究了输煤皮带巷煤流高度对粉尘运移、分布的影响,继而设计了基于超声波物位传感器等多种传感器和V形调节电动球阀联动的气水调节雾化除尘系统。结果表明:在巷道高度1.5 m以上,煤流厚度越大,同一位置处的粉尘质量浓度越大,且以呼吸性粉尘为主,同时,在巷道走向沿程上,从风流入口处至下风向30~40 m范围内,粉尘质量浓度快速增长,污染严重;全自动气水调节雾化除尘系统可使呼尘质量浓度最高下降93.57%,具有良好的可行性和应用推广性。     

Numerical simulation study of dust concentration distribution regularity in cavern stope

Based on the theory of gas-solid two-phase flow and the characteristics of cavern stope a model of dust migration was established. The dust concentration changing of cavern stope by ventilation in 20 min after blasting and the dust trajectory in different wind speed were simulated by Fluent Software. The results show that distribution of dust concentration is significantly affected by flow field of airway in cavern, and the dust concentration of inlet is higher than that of outlet and the highest one on the corner of inlet’s side. In the stope, the smaller the wind speed of inlet is, the shorter of dust can be captured, settled and discharged, the more obviously affected by the trajectory of gas flow field. It goes into the stage of clean cycle emissions after 60 s, the speed of dust concentration dropped is the biggest between 0 s and 70 s, the main dust in stope is respirable dust after 70 s, it needs much time to settlement.According to the measured data of metal mining, approximately 87% of dust was generated during the drilling and blasting in the mine (Wang, 1979). A lot of dust with high concentrations was produced during the cavern stope blasting and it was difficult to be discharged. It can help choose the right speed to rule out the dust quickly which produced during cavern blasting, if the dust concentration distribution and the dust migration law of different inlet velocity in the cavern can be verified, what’s more, the labor productivity can be increased. It has great significance for choosing reasonable ventilation parameters, reducing dust hazards of stope to researching the dust concentration distribution regularity in the stope.     

皮带输煤暗道通风排尘改造方案优化研究

为了解决皮带输煤暗道运输过程中粉尘污染严重及冬季供暖不足问题,对暗道通风供热系统进行了优化改造研究。以中煤平朔安家岭264输煤暗道为例,基于气固两相流理论,利用CFD模拟方法,对暗道内由风速对悬浮粉尘浓度分布的影响规律进行数值仿真。模拟结果显示:当输煤暗道排尘风速由0.25 m/s升至0.35 m/s时,粉尘浓度降为3.2 mg/m3,暗道最大通风阻力为245.94 Pa,最低换热量747.68 kW。基于数值模拟结果,从3种优化方案中选定一压一抽联合式通风除尘方案进行改造,现场实测除尘效果良好,表明所提出的输煤暗道通风除尘方案具有实践指导意义。     

高瓦斯易自燃工作面高抽巷瓦斯抽采与采空区遗煤自燃相互影响研究

为了实现瓦斯与煤自燃两大灾害的联合防治,首先对布置高抽巷条件下瓦斯与遗煤自燃多因素相互影响关系进行了理论分析和归纳总结。结合淮南潘二煤矿11223高瓦斯易自燃工作面,建立了带有高抽巷的物理模型,利用UDF编译了本煤层与邻近层瓦斯涌出源项、采空区三维孔隙率和低温条件下煤氧化反应氧气消耗速率。在此基础上,分析了高抽巷布置参数和抽采参数以及工作面风量对高抽巷瓦斯抽采效果和采空区自燃带分布相互影响的规律。结果表明,当工作面风量为2 000 m3/min,高抽巷布置在顶板上方40 m时,高抽巷瓦斯抽采浓度和纯量分别达32.3%和29.07 m3/min,占总瓦斯涌出量的69.71%,同时能满足实际防火的要求。研究结果可为类似条件下高抽巷最佳施工与抽采参数提供借鉴。     

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。