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.     

综掘面风流调控下粉尘双目标优化研究

为解决煤矿综掘面局部通风方式下,风筒出风口风流状态不能根据掘进过程实际需求动态调控,造成巷道内粉尘严重积聚的问题,利用流场模拟试验方法,分析获取出风口风流参数变化下粉尘浓度的回归数据,以掘进机司机位置处呼尘及回风侧全尘质量浓度最低为优化目标,构建风流调控下的粉尘浓度双目标优化模型,基于粒子群算法求解该模型,并选取理想解作为最优风流调控方案;利用自主研制的风流调控装置分析井下测试及降尘效果。研究结果表明:经过最优风流调控,出风口距工作面5和10 m时,回风侧全尘质量浓度分别降低 38.55%和42.11%;掘进机司机位置呼尘质量浓度分别降低 26.05%和27.29%,为实现综掘面安全高效通风降尘提供依据。     

综掘面尘源位置对负压抽风口位置的影响

为探究综掘机配套抽风口位置对巷道除尘效果的影响,利用FLUENT软件建立综掘巷道相似几何模型,开展粉尘从不同尘源位置释放时,压入式通风系统和综掘机配套抽尘系统的流场及粉尘场模拟研究。结果表明:综掘工作面压入式通风系统的粉尘扩散范围在距工作面1～2 m处;综掘机配套抽尘口位置在距工作面1 m时的风流特征最利于除尘且此时各个尘源位置巷道内的粉尘均得到明显改善;当采用综掘机配套抽尘技术后,综掘工作面各个尘源释放粉尘时,巷道内的总体粉尘质量浓度都得到降低,平均除尘效率在80%以上,最高可达93%,可以很好地满足煤矿井下的降尘要求。     

综掘面风幕集尘除尘系统的参数优化与数值模拟

针对目前井下综掘面粉尘治理难的问题,研制了一种新型风幕集尘除尘系统.其中风幕风机的风速、除尘风筒的结构尺寸及出口压力是影响整个系统集尘除尘效果的决定性因素.为使风幕集尘除尘系统的防治粉尘效果达到最优,通过计算流体力学FLUENT软件,分析风幕风机风速、除尘风简直径及出口压力改变的条件下风机的表面空气流线以及粉尘颗粒轨迹.得到风机风速、除尘风筒的直径及出口压力对整个系统集尘除尘效果影响的规律.结果表明:单方面增加风幕风机的风速或出口压力时,系统的集尘除尘效果在一定范围内可以变好,但是超过一定范围之后,风速的增加或者出口压力的增大反而使系统集尘除尘效果变差;在其他条件不变的情况下,除尘风简直径越大系统集尘除尘效果越好.     

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2m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％.     

全岩巷综掘面粉尘防治技术

根据店坪煤矿+900m水平全岩巷综掘工作面的基本情况,确定了综掘工作面粉尘治理总体技术方案:采用高压外喷雾高效降尘,并控制粉尘向外扩散;采用涡流控尘装置高效控尘,防止粉尘向巷道后方扩散;采用除尘系统将掘进头的含尘风流吸入湿式旋流除尘器净化处理,排出洁净风流.     

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     

综掘工作面分级除尘系统及其应用

为解决煤矿生产过程中综掘工作面除尘技术存在的不足,减少过量粉尘对工人职业健康造成的威胁,首先分析井下现场除尘现状,得出当前除尘效率低的主要原因为喷嘴易堵塞、尘源覆盖不完全、水雾受工作面风流影响、防尘帘隔尘效果差;其次根据不同区域的产尘特性和粉尘的运移特征,设计出一套分级、分区域的高效除尘系统,该系统由环形包裹抑尘器、气幕隔尘风刀及散射雾幕除尘设备组成,分别控制综掘工作面前、中、后3个区域的粉尘;最后现场应用系统设备测试漳村煤矿26运输巷综掘工作面的除尘效果。结果表明:有人作业区域全尘和呼尘的除尘率均达到95%以上,较现行除尘措施提高约40%,基本实现了工作区域无尘化。     

综掘工作面风幕控尘除尘系统数值模拟及试验研究

针对综掘工作面掘进过程中粉尘污染问题,设计了一种新型高效的风幕控尘除尘系统,利用风幕风速衰减试验分析了风幕风速与距出口距离衰减的关系,当风幕末端风速达到2 m/s以上就能够有效控制呼吸性粉尘逃逸,另外,利用数值模拟的方法,对风幕控尘除尘系统工作原理进行了模拟,当风幕初速度为15 m/s、除尘风筒负压为-250 Pa时,风流到达巷道壁时的风速均达到了3m/s以上,风幕控尘除尘系统起到了很好的控尘和除尘作用.并对压入式通风+湿式除尘机除尘的方式进行了数值模拟,压入式通风的风流大部分被除尘风筒吸入,掘进头和压入式风筒与除尘风筒重叠段形成了无风区,大部分粉尘颗粒和瓦斯不能够及时排出,给生产带来了极大的安全隐患.     

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。     

煤矿岩巷综掘工作面控除尘技术优化研究与应用

分析了北二11-2盘区顶板瓦斯治理巷粉尘治理措施中存在的问题,计算得到了工作面合理供风量范围,并通过分风三通的设计应用对原供风进行了调节,解决了工作面供风量与除尘器处理风量不匹配问题;通过工作面迎头风流控制器的设计应用,解决了供风筒出风口直吹工作面迎头、粉尘扩散严重不利于收集处理的问题;通过吸尘罩的优化改进,成功将吸尘罩与迎头的距离由原来的7 m缩短到3 m。通过一系列的优化改造,大大提高了工作面的降尘效率。各测点总粉尘、呼吸性粉尘降尘效率分别达到93%,90%以上。     

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。     

焦煤综掘面高效除尘风机结构优化设计与模拟

为解决焦煤综掘工作面除尘风机的除尘效率问题,结合焦煤的产尘特点,在对综掘工作面压力场模拟及通风机特性曲线分析的基础上,提出了针对尘源点集中综掘面,通过减少除尘风机吸风口风量,提高吸尘负压的观点,来控制"二次尘化作用",提高吸尘效率的思想。利用FLUENT软件,对综掘工作面的流场及压力场进行数值模拟,得出流场及压力场对除尘的影响,同时依据除尘原理将除尘风机的吸风口设计为环形内凹结构,可以有效地提升除尘风机吸风口的负压改善综掘工作面风流场的分布情况。现场应用表明,对除尘风机吸风口进行改造后除尘效率提升80%以上,达到预期目标。     

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。     

风幕封闭的综掘面硫化氢治理技术研究与应用

为解决综掘面掘进过程中硫化氢涌出影响矿井安全生产的问题,现场测试分析晋牛矿8116综掘面硫化氢的分布特征,提出利用风幕风机封闭综掘断面,防止硫化氢外溢的治理方案;依据势流叠加原理和流体力学理论,建立空间受限条件下风幕风机流场的数学模型;为验证该模型的正确性,在模拟巷道进行风幕射流速度衰减试验.结果 表明:风幕风速随着射...     

连采掘进面压入式通风下最佳风场调控规则研究

针对连采掘进面压入式通风系统不能实时改变风流状态造成风场分布不均、瓦斯及粉尘积聚严重等隐患问题,提出利用风筒出风口风流动态调控来优化风场分布,进而达到高效通风降尘需求。采用流场数值模拟及井下实测手段提取风流调控参数与风速、瓦斯及粉尘质量浓度关联关系的样本数据,利用K-means算法和四段式编码建立风场调控下的瓦斯及粉尘质量浓度信息库,基于小生境遗传算法建立最佳风场调控规则获取方法并开发参数化程序。利用自主研制的风流调控装置在柠条塔S1231面进行最佳风场调控规则井下测试验证和效果分析。结果表明：出风口距迎头最近距离5 m和最远距离10 m时实测值均在调控规则计算值范围内,距迎头5 m时司机处粉尘质量浓度最高降低46%,回风侧粉尘质量浓度最高降低49%;距迎头10 m时司机处粉尘质量浓度最高降低55%,回风侧粉尘质量浓度最高降低52%;验证了调控规则的准确性和有效性,可为连采掘进面的风场动态调控提供理论依据。