大采高综采工作面负压除尘微雾净化装置应用研究

综采工作面一直以来都是煤矿粉尘治理的重点场所，为解决大采高综采工作面采煤机滚筒割煤及液压支架降柱移架过程中产生的大量细微粉尘扩散到采场上部空间形成的高位浮游粉尘，改善工作面粉尘污染问题，创新提出了一种集支架顶梁抽尘净化与风送微雾除尘新方法。通过建立高度仿真的三维实体模型，采用数值模拟与井下测试相结合的方法详细分析了负压除尘微雾净化技术在不同处理风量下对工作面风流场、粉尘场的运移分布影响规律，得出其风量为120 m³/min、布置间距为35 m时，对工作面浮游粉尘沉降效果最为显著。并以此关键参数为依据，自主研制了集动力抽尘与微雾除尘于一体的净化除尘装置。通过自主搭建除尘器性能测试实验系统对研制的除尘装置进行除尘性能测试，结果表明：该装置对总粉尘、呼吸性粉尘的平均降尘效率分别达到98.31%、95.29%。最后通过在国家能源集团神东补连塔煤矿22408大采高综采工作面现场应用表明，应用该装置后工作面总粉尘降尘效率超过80%,呼吸性粉尘降尘效率超过70%,工作面人行区人员呼吸带总粉尘质量浓度降低到15.3 mg/m³以下，呼吸性粉尘质量浓度降低到1...     

综采工作面粉尘浓度分布及运动规律数值模拟

针对煤矿井下综采工作面粉尘产量大、浓度高且降尘困难的特点,结合气固两相流理论,运用FLUENT数值模拟软件,对井下综采工作面风流分布和粉尘浓度运移规律进行模拟研究。研究发现:风流在采煤机滚筒处发生绕流,流速达到最大值4 m/s,在采煤机后方15 m处风速趋于平稳,采煤机机道的风流流速大于人行道风流流速;粉尘浓度在采煤机处达到最大值3 900 mg/m3,采煤机机道粉尘浓度高于人行道粉尘浓度。风流分布与粉尘浓度分布一致。     

中厚煤层综采工作面产尘扩散规律及治理技术研究

针对中厚煤层综采工作面采煤机截煤、液压支架降柱移架产尘污染严重的问题,以青龙寺煤矿5-20109综采工作面为研究对象,采用数值模拟的方法研究了两大尘源共同作用时呼吸性粉尘的扩散规律,并结合现场实测对人员作业区域的粉尘进行了溯源分析,提出了一种滚筒喷雾密闭+跟踪喷雾隔离+机载喷雾引射除尘+支架喷雾侧吸净化的综合治理措施。现场应用结果表明,采煤机司机及采煤机下风侧10 m处的呼吸性粉尘浓度降尘效率可达到91.12%以上,液压支架降柱移架下风侧5 m处和回风巷端头15 m处的呼吸性粉尘浓度降尘效率可分别达到85.75%和90.63%,综采工作面的作业环境得到了明显改善。     

综采工作面粉尘弥散污染规律数值模拟研究

针对综采工作面粉尘运移的问题,以陈蛮庄煤矿3604作业面为例,基于气固两相流理论,建立综采工作面三维模型。运用FLUENT数值模拟软件,对综采工作面粉尘弥散规律进行模拟分析,结果显示:综采工作面风流呈现"两区一带"的规律,即"低速风流区"、"高速风流区"和在呼吸带高度采煤机前滚筒下风向呈现长约20 m,高约0.7 m,风速2.64 m/s左右的"高速风流带";粉尘随风流向工作面下风向人行道扩散,在呼吸带高度采煤机中心下风向大约8 m处,形成长约15 m,宽约1.3 m,高约0.9 m,粉尘浓度约为1 157～1 731 mg/m~3的高浓度粉尘团,应作为煤矿开采过程中,粉尘防护重点区域。     

急倾斜综放工作面不同工序产尘规律的数值模拟及应用

为了掌握急倾斜综放工作面割煤、移架、放煤等不同工序作业时粉尘浓度的分布及变化规律,获取合理的通风除尘设计参数,基于气固两相耦合模型,以急倾斜综放工作面割煤、移架、放煤三大尘源的粉尘运动为研究对象,根据干粉粒度仪的测定结果设定各尘源参数,运用Fluent对各尘源的产尘浓度分布规律和工作面三维空间风速场进行数值模拟,并与现场实测的粉尘浓度相对比。结果表明：数值模拟与实测数据基本吻合;倾角大的工作面粉尘顺风飘移的距离比缓倾斜工作面更远;模拟结果表明在通风除尘设计中,最优排尘风速以2.6 m/s左右最为合适,采煤机司机处粉尘浓度约650 mg/m3,采煤机下风侧20 m粉尘浓度降至300 mg/m3以内;在液压支架安装侧吸式引射喷雾除尘器,并结合放煤板喷嘴喷雾,可明显提高放煤时的降尘率。     

赵庄矿综采工作面高效除尘技术研究

分析了综采工作面风流分布和粉尘分布情况,阐述了新型采煤机含尘气流控制喷雾降尘装置的降尘效果,并在赵庄矿1303综采工作面将此高效除尘技术进行了实践应用,结果表明:工作面在采用高效除尘技术后,在采煤机滚筒及刮板输送机上方形成了"立体交叉"的喷雾覆盖范围,降尘率达到85%以上.     

三道沟煤矿井下粉尘治理技术应用实践

为解决三道沟煤矿采掘工作面粉尘污染对工人身体健康造成损害的问题,通过加强制度管理、强化工人防尘意识、鼓励员工改进防尘工艺,综采工作面使用采煤机内外喷雾覆盖滚筒、负压诱导除尘-捕尘网组合装置、降架移架自动喷雾、降尘剂等综合防尘措施,连采工作面使用长压短抽除尘系统、连采机高压外喷雾系统、密闭尘源抽尘净化技术,胶运大巷、辅运大巷采用自动喷雾技术。采取综合降尘措施后,综采工作面和连采工作面综合降尘效率分别达到92.6%和91.1%,有效降低了三道沟煤矿井下作业场所粉尘浓度。     

寿阳新元煤矿采煤面除尘技术研究

为了治理采煤工作面高浓度粉尘问题，对寿阳新元煤矿采煤面产尘特点进行了分析，认为主要产尘地点为采煤机滚筒割煤、滚筒下方底板处以及相邻两液压支架架间，利用高压喷雾治理采煤机滚筒产尘，利用负压二次雾化降尘装置治理液压支架架间落尘。在采煤机下风测10 m处，对全尘的降尘率为93.7%,呼尘的降尘率为93.8%;在回风巷水幕帘后方3 m处，对全尘的降尘率为95.1%,呼尘的降尘率为95.1%.     

综采工作面风流-粉尘逸散规律CFD模拟分析

根据枣庄矿业3上301综采工作面的现场情况,应用FLUENT软件建立煤矿巷道模型,对综采工作面上的风流和粉尘分布情况进行模拟,分析得出粉尘随风流的逸散规律。模拟结果表明,综采工作面风流总体呈现出中间大、两头小的规律,风流在液压支架和煤壁之间会形成一段大于4m/s的高风速带;粉尘受到风流的影响,向下风侧以及人行道处逸散,由于采煤机截割和液压支架移架两道工序产尘的区域有所重叠,所以在距离移架产尘点下风侧9m左右,距离液压支架底板上表面1.5m左右的呼吸带范围,是综采工作面防尘关注的重点区域。     

大采高综采面粉尘分布规律及防治技术研究

为研究采煤作业时综采工作面各作业地点粉尘浓度分布规律，以红柳林煤矿25210综采工作面为研究对象，在25210综采工作面正常作业时，对采煤机下风侧、液压支架行人侧、主运输巷及回风巷等采煤区域各测点的全尘和呼尘浓度进行测试，研究采煤作业时各区域粉尘浓度占比以及呼尘占全尘比例，明确不同区域粉尘危害程度；基于现场粉尘浓度分布特征分析，提出针对不同区域粉尘的有效防治方法。结果表明：采煤机下风方向30 m范围内粉尘浓度仍超过200 mg/m³，液压支架行人侧作业点粉尘浓度大于90 mg/m³，远远高于国家标准；不同区域内呼尘占比差异较大，破碎机所在区域呼尘占比最高达95%。     

高风速综采面采煤机产尘运移规律及防治技术

在分析采煤机割煤产尘特点的基础上,根据两相流理论建立采煤工作面粉尘运移的离散相数学模型,设定不同的边界条件,得到不同巷道风速情况下采煤机逆风割煤时前滚筒垮落产尘时粉尘浓度的分布,并分析得到高风速综采面采煤机产尘的运移规律。据此有针对性的开展采煤机含尘气流控制及喷雾降尘技术的研究,并在实验工作面进行现场应用,结果表明,降尘效率可以达到90%。     

综采工作面智能定位与喷雾除尘控制系统的应用与实践

介绍了国内首创的综采工作面智能定位喷雾除尘控制系统,利用智能定位传感技术,将采煤机割煤、移架、放煤喷雾系统合为一体,在采煤机割煤、移架放煤作业的风流下方自动顺序开启/关闭数道扇形强雾进行高效降尘,全自动运行无需人员干预,解决了采煤机及支架原喷雾装置降尘范围小、效果差、工作面粉尘浓度高的技术难题。     

基于时间尺度的综采工作面粉尘运移规律研究

为探究综采工作面在不同时间尺度与空间结合下粉尘的运移规律,运用ANSYSFLUENT求解器对其进行数值模拟,分析截割产尘20、40、80 s后综采面不同空间位置的粉尘浓度分布及运移轨迹,并通过现场实测验证模拟结果的准确性。结果表明:前滚筒中心至下风侧10.3 m,底板上方2.1 m至顶板的架前空间以及前滚筒中心至下风侧45.1 m、底板上方0.9 m至顶板的人行道空间出现最大风速分别为3.1、2.7 m/s的高速风流区。随着产尘从20 s增至80 s后,前滚筒截割尘流由采煤机道涌入架前及人行道的位置由其中心下风侧4.1、10.3 m分别缩减至2.1、6.2 m,后滚筒截割尘流的污染区域由其中心下风侧39.8 m逐渐覆盖架前及人行道的全断面空间。     

大采高综采工作面粉尘运移分布规律及机载除尘器关键工艺参数研究

为了更详细了解大采高工作面分区尘源粉尘运移分布规律,以补连塔煤矿12511综采工作面为研究对象,利用流体力学CFD软件对8 m大采高综采工作面粉尘运移分布规律进行数值模拟研究。结果表明:由垮落煤层产生的粉尘在风流的作用下向采煤机后方扩散,高浓度粉尘团运动最高点可达5 m,且沿程粉尘质量浓度逐渐降低。高浓度粉尘团主要集中在采煤机前后10 m范围及底板靠挡煤板一侧,最高粉尘质量浓度可达3500 mg/m^3。为了有效降低工作面粉尘质量浓度,防止污染井下工作环境,提出在大采高工作面安装机载除尘器的方法来控制尘源处粉尘向人行侧扩散,达到净化作业场所的目的。通过研究除尘器吸尘口位置、处理风量对工作面粉尘运移分布规律及降尘效果的影响,得出大采高工作面最优降尘效率的吸尘口位置及处理风量适配组合,最大降尘效率可达到99.9%。     

辛置矿采煤面粉尘综合治理效果研究

采煤面主要产尘源为采煤机滚筒割煤和液压支架移架作业。基于此，利用煤层注水、采煤机内外喷雾、液压支架架间喷雾和导矸槽、全断面水幕帘综合治理粉尘。通过在采煤机和回风巷水幕帘后5 m处测定粉尘浓度，在采煤机司机位置上的全尘和呼尘除尘率达到了95%左右，在回风巷水幕帘后方5 m位置上全尘和呼尘除尘率达到了97%以上，残余浓度分别为9.4 mg/m³和3.7 mg/m³.     

8m大采高综采工作面风流及呼吸尘分布规律数值模拟

针对大采高综采工作面风流及粉尘分布规律不清的问题,基于标准k-ε湍流模型和离散相模型,采用gambit软件建立了8 m大采高综采面顺、逆风割煤时的几何模型,并采用fluent软件模拟出在1.2 m/s的入口风速下巷道中风速及呼吸尘浓度分布情况。结果表明:采煤机正上方2～3 m范围形成了风速大于2 m/s的高风速区,高风速区在采煤机下风侧发生偏移,且高风速区在逆风割煤时比顺风割煤时约长30 m。采煤机机身上方1～2 m范围形成了浓度大于250mg/m3的高浓度呼吸尘区,横向扩散导致人行道3～5 m高度内呼吸尘浓度较大,且顺风割煤时影响区域更大。在采煤机下风侧呼吸带高度、呼吸尘浓度由煤壁向人行道方向减小,且顺风割煤时对人行道污染更严重。移架时产生的呼吸尘主要集中在顶部空间运移,且不易沉降。     

综采工作面粉尘分布实测及降尘技术探析

为了降低综采工作面的粉尘浓度,对平顶山天安煤业股份有限公司五矿综采工作面各作业工序粉尘浓度进行现场测定并分析,结果表明:割煤作业时滚筒附近粉尘浓度急剧增加,随后又迅速下降;移架作业时在移架点下风侧5 m粉尘浓度达到最大;转载作业时在转载点处粉尘浓度急剧增加,随后缓慢下降。针对目前粉尘控制方面的不足之处,结合各工序的产尘特点,提出了煤层注水、降尘水幕、气水喷雾等粉尘控制技术措施。经现场实际应用表明,所采取的粉尘控制技术效果显著,全尘降尘率达到了75.5%,呼尘降尘率达到63.8%。     

8m特大采高工作面粉尘综合防控技术研究及应用

8 m及以上特大采高综采技术大幅提升了煤炭产量,但其产尘量及采场空间也随之增大,导致传统防尘工艺技术很难解决由此产生的粉尘污染问题。为了解决工作面粉尘污染的难题,提出以采煤机割煤防尘和液压支架防尘为主的大采高综采工作面空间粉尘分区治理思路,通过采用数值计算、实验室试验和现场试验相结合的方法,开发出"气水喷雾+机载除尘+支架封闭控尘+高位抽尘与微雾净化"粉尘综合防控技术,研发了远射程低耗水型气水喷雾器、采煤机随机抽尘净化装置、液压支架封闭控尘装置和负压除尘微雾净化装置,最终形成了一套适应8 m特大采高综采工作面粉尘综合防控技术及装备。试验结果表明:上述4项措施联合的综合降尘效率在90%以上,工作面有人作业空间内粉尘质量浓度可降低至10 mg/m~3以内,粉尘防控效果显著,能够有效解决类似特大采高综采工作面粉尘污染问题。     

高突煤层综采工作面立体化防降尘技术研究

针对高突煤层综采工作面尘源多、粉尘浓度高、风速大的问题,提出了分源治理、防降结合的思路,研究设计了由煤层注水、采煤机尘源跟踪喷雾、移架自动喷雾、钻孔泡沫除尘、回风巷尘控自动喷雾等组成的综采面立体式防降尘技术方案,并在平煤八矿戊9. 10-21050综采工作面进行现场应用。结果表明,该立体化防降尘技术对割煤、移架、打钻、转载等作业点的全尘、呼尘的降尘效率分别达到80%~88%、79%~86%,实现了高突煤层综采面粉尘的分源有效治理。     

综放工作面粉尘浓度分布规律的数值模拟

根据综放工作面的具体特点和实测数据,运用气固两相流动理论,建立综采工作面粉尘运动的数学模型.采用计算流体力学的FLUENT软件,对工作面的粉尘浓度分布进行数值模拟,模拟结果与实测数据相吻合。模拟显示:粉尘产生后,多数随风流在煤壁一侧运动,少数粉尘随机扩散。割煤是综放工作面内的最主要的尘源,移架、放顶次之,综放工作面的除尘重点应该放在采煤机下风向5~10m的煤壁一侧。