长岭一号井综掘工作面控除尘技术

通过分析,将风流在风筒出口至综掘工作面区域分为射流区、回流区及涡流区,结合长岭一号井152101轨道巷综掘面产尘特性及粉尘防治的现状,设计采用附壁风筒控尘与除尘器抽尘净化相结合的综合降尘工艺,使综掘面生产时总粉尘和呼吸性粉尘降尘效率分别达到90%及80%以上,综掘面的作业环境得以大大改善,保障了职工的身体健康和矿井的施工安全。     

综掘面粉尘场数值模拟及除尘系统研制与实践

为了解决矿井综掘工作面高浓度粉尘问题,结合矿井综掘工作面产尘特点,在对综掘工作面通风系统进行流场分析后,利用FLUENT软件,对综掘工作面粉尘场进行数值模拟,并分析了粉尘浓度分布规律,依据湿式振旋除尘原理,设计了综掘工作面附壁风筒封闭式除尘系统,并在枣庄矿业集团高庄煤矿3上1101轨道巷综掘工作面进行了现场应用。结果表明,矿井综掘工作面的全尘和呼尘的平均降尘率为93.0%和92.3%,取得了理想的降尘效果。     

大断面全岩巷综掘工作面泡沫降尘技术

为了解决大断面全岩巷综掘工作面高浓度粉尘问题,结合大断面岩巷综掘工作面产尘特点,在对大断面岩巷综掘工作面综掘机截割破岩的过程分析后,利用Fluent软件,对大断面岩巷综掘工作面粉尘运动场进行数值模拟,并分析了粉尘运动规律及粉尘浓度分布情况,依据泡沫降尘原理,设计了大断面岩巷综掘工作面泡沫降尘工艺系统,并在淮北朱仙庄煤矿北翼胶带运输大巷大断面岩巷综掘工作面进行了现场应用。结果表明,综掘岩尘主要集中在综掘工作面回风侧,在尘源下风向的某一回风侧浓度达到最大;泡沫降尘工艺系统制备的泡沫能包裹综掘机截割头,覆盖岩壁达到提前润湿岩体,减少和抑制粉尘的产生,同时又能阻断已产生粉尘的扩散通道,对全尘和呼吸性粉尘的平均降尘效率分别为86.2%和84.4%,是水喷雾降尘效率的3.6倍和4.6倍,取得了理想的降尘效果。     

综掘工作面压风分流控除尘技术研究与应用

为解决综掘工作面粉尘污染问题,掌握工作面长压通风分流控尘与短抽除尘参数最佳匹配关系,实现最大程度降低工作面粉尘浓度。本文以王家岭煤矿高产尘综掘工作面为研究背景,通过建立CFD计算模型,对比研究综掘工作面不同轴径向出风比的控尘效果,得到有效控尘参数范围,再结合现场实际应用进行验证分析,以此得到最佳控除尘工艺匹配参数。研究结果表明:在增加附壁风筒控尘后,在掘进机尾部形成沿巷道壁螺旋前进的新鲜风流透明风墙,能够将粉尘控制在工作面前部区域;在轴径向出风比为1∶3时,粉尘被控制在前部4 m范围内较小区域,并能满足掘进工作面最低风速要求,对掘进工作面前部粉尘控制作用明显。通过现场对比应用,当轴径向出风比为1∶3时,控降尘效果最佳,司机位置与掘进机尾5 m的总粉尘和呼吸性粉尘浓度可分别降低到26.1 mg/m3和12.7 mg/m3以内,其中控尘效率达到80%以上,总体控降尘效率达93%以上,降尘效果明显,有效缓解综掘工作面粉尘污染,减少了职业危害。     

综掘工作面旋流气幕抽吸控尘流场的数值模拟

针对配有附壁风筒综掘工作面旋流气幕抽吸控尘流场的特点,分别采用k-ε和k-ε-Θ-k_p数学模型建立了该流场单相风流流动和气体-粉尘颗粒两相流动的数学模型,基于同位网格的SIMPLE算法,利用Fluent软件对该流场风流及粉尘的扩散进行了数值模拟。模拟结果显示,综掘工作面旋流气幕抽吸控尘系统可在掘进机司机的前方形成基本封闭整个巷道断面的旋流气幕,能有效地将粉尘封闭在掘进头至掘进机司机前方0.5 m的空间内,防止粉尘向其它区域扩散。依据模拟结果和工作面现场的实际条件,设计了由附壁风筒和抽尘净化装置构成的综掘工作面旋流气幕抽吸控尘系统,该系统在综掘工作面应用后,有效地降低了工作面现场各作业地点的粉尘浓度,取得了较好的降尘效果。     

慈林山矿15206运输巷综掘工作面粉尘治理分析

为解决煤矿综掘工作面粉尘危害严重问题,分析了综掘工作面产尘特征,提出采用封闭式除尘技术治理粉尘。综掘工作面主要产尘源可分为掘进机截割产尘、作业工序产尘、振动产尘、压入式通风带入粉尘,掘进机截割产尘量占掘进面总量的85%。通过湿式振弦除尘风机吸入粉尘净化空气、附壁风筒形成旋转风幕控制粉尘扩散,在掘进机司机处全尘和呼尘降尘率分别达到87%和85%,在附壁风筒后方降尘率达到了90%。     

综掘工作面风幕控尘除尘系统数值模拟研究

为了解决综掘工作面粉尘浓度严重超标,严重威胁着井下工作人员的健康与安全问题。以玉华煤矿2410综掘面为研究背景,在压抽混合式通风的基础上,运用风幕控尘技术,构建了风幕控尘除尘系统。运用数值模拟和现场实测的方法对工作面风幕控尘除尘系统的粉尘场进行分析,应用FLUENT软件数值模拟压风口位置及风幕射流角度对该系统除尘效果的影响。分析结果表明,根据综掘面实际情况,确定该系统在压风口距迎头面15 m、风幕射流角为5°时,风幕后方工作区呼吸带粉尘平均浓度为23.84 mg/m~3,系统除尘效果最佳,除尘效率提高了91%,作业人员环境明显改善。     

大屯矿区综合防尘技术存在的问题及对策

通过对大屯矿区综合防尘情况进行分析,找出防尘技术存在的问题。提出了综采、综放工作面液压支架架间安装二次负压降尘装置,综掘工作面采用除尘风机和附壁风筒组成的封闭式控尘系统,采掘工作面防尘用水使用湿润剂,炮掘工作面使用湿式喷浆,采用各种煤层注水技术,提高降尘效果,从源头上降低粉尘质量浓度。     

综掘工作面粉尘防治新技术

介绍了涡流控尘原理、液动湿式除尘器结构特征和工作原理,分析了综掘工作面抽尘净化系统工艺参数,并在煤矿现场进行了实际应用,达到了较好的降尘效果,使综掘工作面的总粉尘浓度降低92.9%,有效地保护了作业人员身体健康,保证了矿井的安全生产。     

综掘工作面封闭式除尘工艺

根据综掘工作面巷道断面的粉尘分布规律,针对兖州矿区煤层低瓦斯的实际,研制了以挡尘帘封闭控尘为主并配以抽出式除尘通风和综掘机内外喷雾为辅的封闭式综合除尘工艺,通过在兖矿集团鲍店煤矿5306②轨道顺槽综掘工作面的现场应用,取得了很好的降尘效果。     

高压气流引射喷雾降尘除尘技术的应用研究

 摘要：为了有效降低采煤工作面粉尘浓度,减少工人尘肺病发病次数,避免粉尘爆炸等恶性事故,本文在滚筒采煤机切割煤炭过程中产尘机理的基础上,结合流体动力学等相关理论,提出了高压气流引射喷雾降尘理论与技术。详细阐述了高压气流引射喷雾降尘的基本原理和卷吸机理;深入分析了高压气流引射喷雾降尘技术体系中雾尘的相互作用;介绍了高压气流引射喷雾降尘技术的主要特点。通过工业性试验,测定了高压气流引射喷雾降尘设备的实际效果,为煤矿粉尘防治工作提供了新的思路和方法,取得了良好的效果。     

掘进机外气动涡旋雾幕控尘装置的研制与实验

为有效控制由掘进机截割头旋转破碎引发的粉尘污染,基于高压喷雾在涡旋气体射流场中的运动规律及二次雾化破碎特性,研制了一种可以阻隔工作区域高质量浓度粉尘迁移扩散的新型掘进机外气动涡旋雾幕控尘装置。绘制了包含掘进系统的气动涡旋雾幕控尘装置的比例模型,并通过利用CFD数值模拟软件获得该型设备外部风流场迁移规律和液滴粒子运动规律,以模拟结果为理论基础建立实验平台,并对设备的雾化性能及控尘性能进行了实验测定。模拟结果表明:在环状风筒前端形成了完整旋转风幕,外环高压喷雾受内环高速旋转风流冲击,加剧了液滴的破碎、迁移扩散与捕尘性能。雾化性能实验结果表明:该型设备雾化性能主要由气体射流与高压喷雾的相间速度差决定,喷雾夹角为45°～75°,相间速度差较大,气相射流风速对雾化性能影响占主导地位;喷雾夹角大于75°时,相间干涉减小,喷雾压力占主导地位;随着沿流向方向的距离增大,风速快速衰减,液滴运动趋于稳定。控尘性能实验研究结果表明:当喷雾压力、喷雾夹角不变的情况下,单独提高引射射流风速时,涡旋雾幕前方粉尘捕集较差,全尘和呼尘平均捕集率分别为21.21%和26.24%;而雾幕后方,不同风速下的全尘捕集率分别为84.98%,87.88%和90.70%,呼吸性粉尘捕集率为83.89%,87.87%和88.71%,照比传统高压喷雾表现出更好的控尘性能。     

附壁射流通风工业试验研究

在模型巷道模拟试验的基础上，对无底杜崩落采矿法采场进路中利用附壁射流通风进行了工业试验研究。重点探讨了两台射流风机串联作业时的风流结构，包括边界特征、轴心速度、射流截面上速度、流量、射程及排尘等变化规律。提出了采场进路利用无风简射流风机遇风的技术方案和关键的技术参数。试验研究结果表明，利用附壁射流实现来场进路通风是可行的。     

微细水雾降尘除尘技术

针对煤矿开采过程中微细粉尘特别是呼吸性粉尘的特点,提出了微细水雾降尘除尘方法:通过对水雾喷头进行旋转产生微细雾幕,从而达到降尘除尘的效果。分析了微细水雾降尘除尘工作原理和捕尘机理,并对产生微细水雾的旋转喷头进行了简单的设计。结合旋转喷头特点将控尘区域划分成3部分,集中喷射区、控制区和临界逃逸区,通过3层控制从而能够达到比较理想的降尘除尘效果。     

三维LDV/APV系统在降尘喷嘴雾特性参数测量中的应用

阐述了三维LDV/APV系统用于测量水喷雾流场特性参数的原理,对降尘喷嘴雾特性参数进行了精确测量。结果表明：喷嘴工作压力增大,雾粒径减小,雾场径向覆盖范围扩大,水雾/含尘空气体积通量加大;旋转射流主体段,轴向速度在径向及轴向衰减平缓,径向及切向速度在径向呈单峰形分布;旋转射流卷吸周围含尘气体的能力增强,降尘效率提高。     

水力吸尘管性能优化实验研究

应用水射流原理设计了水力吸尘管,建立了实验系统,进行了不同吸尘管结构、喷嘴型式及水压对水力吸尘管性能影响的正交试验,同时对实验结果进行了分析,确定其最优结构。实验结果表明在实验室条件下,水力吸尘管有效地满足了机采作业面对处理粉尘量和降尘效率的要求。     

矿井可控循环风研究

随着矿井开采深度和规模的增加,通风阻力不断加大,矿井的通风越来越困难,为采掘工作面配备足够的风量逐步成为一个挑战性的问题。在低瓦斯矿井,利用可控循环风技术在区域供给风量不变的条件下,能够解决采掘工作面的瓦斯、粉尘、温度和火灾问题,有望成为一个经济、合理、可行的解决方案。     

矿井采运过程典型粉尘防治技术装备研发与应用

针对矿井作业环境粉尘污染日益严重,且现有技术手段防治难、协同弱、效果差等问题,为了从源头上实现矿井粉尘的高效控除,改善矿井作业环境、保障作业人员身心健康,对矿井开采、掘进以及运输等3个典型作业环节的粉尘防治技术装备进行了系统研究开发,提出了金属矿采场多组份水炮泥抑尘、煤矿综采面封闭雾化控除尘、金属矿掘进巷道粉尘净化、煤矿综掘面风雾双幕协同增效控除尘以及矿井皮带运输转载点干雾降尘等高效技术装备体系,结合现场试验和工业应用,对所研发的系列技术装备性能进行了对比分析。研究表明：与普通水炮泥相比,多组份水泡泥对总尘、呼尘的抑尘效果分别提高了90%、80%以上;煤矿综采面雾化封闭控除尘技术装备在现场应用后,工作面平均总尘、呼尘降尘率均大于90%;金属矿掘进巷道粉尘净化系统的除尘效率高达91%以上,净化后的风流能够进入循环通风系统,有效提高矿井风流利用率;煤矿综掘面风雾双幕协同增效控除尘装备对总尘、呼尘的平均降尘率分别能够达到97.78%、98.13%;干雾降尘装置具有良好的降尘效率,在皮带运输转载点的降尘效率达到80.4%,在溜煤眼转载点处的降尘效率达到81.8%。     

微米级水雾在井下巷道降尘中的应用

为改善煤矿井下的降尘效果,基于微米级水雾降尘技术原理研制了煤矿井下巷道内降尘设备,并在梁北煤矿井下采掘工作面进行了应用。对梁北煤矿11141工作面回风巷和11101掘进工作面降尘设备使用前后粉尘浓度进行测定,结果表明：11141工作面回风巷微米级水雾降尘设备除尘率达到74.3%,比普通喷淋水幕降尘率提高了34.2%;11101掘进工作面的微米级水雾降尘设备的除尘率达到84.2%,比普通喷淋水幕提高41.2%。微米级水雾降尘技术相对于普通喷淋水幕具有更好的降尘效果,可以更有效地降低煤矿井下的粉尘浓度。