综掘工作面半封闭式区域联合控尘技术研究

为有效提高综掘工作面降尘效率,克服单一降尘方式的局限性,建立了综掘工作面仿真模型,结合现场实测结果验证了模拟结果的可靠性,对综掘巷道风流场和粉尘扩散运移规律进行了研究,得到了高浓度粉尘积聚特征及分布范围。研究结果表明:综掘工作面迎头处为主要产尘源,粉尘在向巷道出口扩散过程中浓度逐渐降低;尘粒运移迹线与风速矢量基本一致;受掘进机影响,粉尘流在机身上方形成涡流,大量堆积于司机位置;在掘进机后方形成较大范围的回流沉降区域,易引发二次扬尘,污染巷道回风区域。基于此,提出了区域划分原则,确定迎头、掘进机头、司机位置、皮带上方粉尘回流区及距迎头15 m以外范围为重点除尘区,开发了单区域针对性除尘和多区域联合除尘相结合的半封闭式区域联合控尘技术,设计了由环状喷雾、气幕隔尘装置、除尘风机、散射型雾幕及全断面喷雾构成的综合控尘成套设备。玉华煤矿柴家沟井42221工作面现场应用结果表明,巷道平均降尘率达88%,司机位置全尘、呼尘降尘率均达到86%。

连采面压风口和抽风口风流调控下除尘效果分析

为降低连采面粉尘浓度,对加入抽、压风口垂直下偏角对降尘效果的影响规律进行了研究。以红柳林煤矿25211工作面为例,将压风筒直径d_(1)、压风口水平偏转角α_(1)、压风口垂直下偏角β_(1)、抽风筒直径d_(2)、抽风口水平偏转角α_(2)和抽风口垂直下偏角β_(2)等6个参数作为风流调控参数,通过数值模拟获取了不同风流调控参数调控后的粉尘浓度数据。基于响应曲面法和粒子群优化算法,以司机位置处和呼吸带高度粉尘浓度为优化目标,获得了连采面最佳风流参数。研究结果表明:加入抽、压风筒垂直下偏角,改变压抽比和压风筒距尘源的位置,粉尘浓度均降低;工作面与连采机之间的作业空间内,巷道下部粉尘浓度高于上部粉尘浓度;在距迎头40m巷道范围内,粉尘浓度呈现出先逐渐增加后逐渐减小的变化趋势;各参数对司机位置处和呼吸带高度的粉尘浓度影响程度分别为α_(1)>β_(1)>d_(1)>d_(2)>α_(2)>β_(2)、d_(2)>α_(1)>d_(1)>β_(1)>β_(2)>α_(2);通过上述分析获得的连采面最佳风流参数为d_(1)=0.9m、d_(2)=1.1m、α_(1)=0°、β_(1)=1°、α_(2)=10°、β_(2)=8°。经调控后司机位置处粉尘浓度由297.09mg/m^(3)降低到134.98mg/m^(3),降低了54.57%;呼吸带高度粉尘浓度由217.35mg/m^(3)降低到86.50mg/m^(3),降低了60.20%,有效降低了巷道内粉尘浓度,实现了连采面粉尘的高效防控。