七米大采高综采工作面煤尘浓度分布及除尘模拟

随着我国对煤矿高产高效发展的要求,多年前已由四米采高的综采工作面发展到七米高综采工作面。然而,开采时产生的大量煤尘已无法用原先的除尘设备进行处理,大量且高速的煤尘颗粒会给回采面作业人员的健康带来极大危害。为了获得大采高综采工作面煤尘运移过程中的浓度分布,该研究基于气-固两相流(欧拉-拉格朗日模型)理论,基于矿井现场实际参数利用FLUENT软件进行模拟。通过模型计算及分析得出巷道内煤尘运移的浓度分布状况,并且设置位置恰当的风幕装置,以处理煤尘。     

综采搬家新技术与装备研究

通过对鄂尔多斯纳林庙煤矿二号井综采工作面搬家倒面设备、物流运输管理与控制、回撤巷道系统及其稳定性、工序控制、安装回撤技术等关键问题展开研究,采取了多种现场及流程控制措施,得到了一种有效的搬家新技术,最终实现了综采工作面＂安全、快速、优质＂的回撤安装。     

Y型通风协同抽采下综采工作面采空区瓦斯渗流分布规律研究北大核心CSCD

以综采工作面采空区为研究对象，基于渗流理论及连续性方程，运用三维数值模拟的方法，以Y型通风为例，采用上隅角埋管、预埋立管和高位定向钻孔协同抽采，研究抽采前后采空区在走向、倾向和竖直方向上瓦斯流场分布规律，并通过对比文献中的试验数据来验证数值模拟结果的可靠性。结果表明：抽采前，Y型通风下在综采工作面采空区走向上，距离工作面越远深部瓦斯浓度越高，瓦斯最高体积分数为98.6%,综采工作面采空区倾向上瓦斯浓度较小，瓦斯浓度在1.0%以下；抽采后，综采工作面采空区瓦斯最高体积分数由98.6%降低至4.6%,且采空区3/4区域瓦斯体积分数不足3.0%,综采工作面与上隅角区域瓦斯体积分数也均降低至1.0%以下，未产生上隅角区域瓦斯浓度超限现象，瓦斯浓度大幅度下降。该研究对丰富采空区瓦斯渗流理论、提高瓦斯抽采量、解决上隅角区域瓦斯浓度超限问题、保证矿井安全生产等方面具有一定的理论和现实意义。     

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%。     

矿井防尘高效抑制技术与装备

正随着煤矿现代化的发展,高产、高效开采技术的推广应用,越来越多的大型机械设备被应用于煤矿生产中。但是,这些现代化设备应用的同时,也使生产现场粉尘浓度的急剧增加,造成工人作业环境的恶化,如何解决这一难题?作为国家安监总局第一批安全科技"四个一批"示范项目承担单位,大屯煤电(集团)进行了攻关科研及成果转化。     

综采支架对采空区漏风及瓦斯分布规律的影响

基于多孔介质渗流理论和多组分气体渗流-扩散方程,分别建立有、无综采支架时的采空区渗流和组分传输数学、物理模型,利用Fluent软件,模拟了有、无综采支架两种情况下工作面向采空区的漏风量以及采空区瓦斯体积分数分布规律,分析了综采支架对数值解算结果的影响。结果表明:有综采支架时工作面向采空区漏风量的解算结果明显小于无综采支架时工作面向采空区漏风量的解算结果;在采空区进风侧,有综采支架时瓦斯体积分数的解算结果与无支架时瓦斯体积分数的解算结果相比差别不明显;而在采空区回风侧,有综采支架时瓦斯体积分数的解算结果明显高于无支架时瓦斯体积分数的解算结果,且有综采支架时在采空区回风侧靠近底板处解算得到的瓦斯体积分数更高。     

液压支架电液控制技术在煤矿安全生产中的应用

液压支架作为综合机械化采煤中主要的支护设备,由金属结构件和液压系统组成,通过高压液体的作用实现支撑、切顶、拉架和推溜等循环动作,进而保证综采工作面的安全生产。     

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.     

深井大采高综采面矿压显现及覆岩破断规律研究

针对深井大采高综采技术中采场矿压控制难的特点,以潘二矿11223大采高综采工作面为工程背景,采用相似模拟、数值模拟、现场矿压监测、理论分析等方法,对深井大采高综采工作面矿压显现及覆岩运动破断规律进行研究。结果表明:深井大采高综采面覆岩运动破断后结构形态演化特征可概括为“组合悬臂岩梁结构——压实填充结构——非铰接岩梁结构——铰接岩梁结构”的动态演化过程,这种动态演化过程直接影响着工作面的矿压显现特征及覆岩破坏特点;得到工作面初次来压步距为34 m,基本顶周期来压步距15 m,来压由中部开始向两端转移;工作面前方应力集中区距煤壁平均4.4 m,应力峰值平均为26 MPa,工作面矿压显现特点受控于覆岩运动破断的动态演化力学结构,研究结果对类似条件下的工作面安全开采具有一定的理论依据和借鉴意义。     

浅埋深薄基岩下综采工作面回风隅角低氧治理

为解决神东矿区浅埋深薄基岩下综采工作面回风隅角低氧的难题,以神东煤炭集团锦界煤矿低氧治理为背景,结合现场观测数据,从综采工作面通风方式、工作面漏风通道、大气压变化等方面详细分析综采工作面回风隅角低氧形成机制,得出综采工作面回风隅角低氧的原因,分别为岩层中存在的N₂、CO₂气体的涌入、采空区有漏风通道、工作面局部风流处于涡流状态难以进入到主风流、大气压降低等,同时针对上述原因提出降低采空区漏风及加强采空区浮煤管理,设置导风帘、加强工作面风量管理,设置支架后挡风装置、上下隅角充填堵漏,将U型通风方式调整为偏Y型通风方式或U+L型通风方式等治理回风隅角低氧的措施,并分析适用条件及优缺点,结果表明：通过调整通风方式、设置通风设施、施工密闭、留设煤柱、上下堵漏等优化通风系统的措施可以有效地解决工作面回风隅角低氧的问题,保证安全回采工作的顺利进行。