长抽短压通风下综掘工作面粉尘分布特征研究

为了掌握长抽短压通风条件下综掘工作面的粉尘分布特征,在3个全煤巷综掘工作面分别布置粉尘浓度测点及粉尘分散度测点进行测量,得到粉尘分布特征。结果表明:掘进机司机处、掘进机后5 m处回风侧以及抽出式通风机入口处的全尘质量浓度分布范围分别为320~415 mg/m^3、200~292 mg/m^3、290~365 mg/m^3,全尘质量浓度及呼吸性粉尘质量浓度在掘进机司机处、抽出式通风机入口处较大,掘进机后5 m处回风侧较小;在掘进机司机处至掘进机后5 m的回风侧范围内,粉尘粒径分布不对称,粒径>10μm的粉尘为主要粉尘,占全尘的68.99%~84.25%;从掘进机司机处至掘进机后5 m处回风侧,<10μm的粉尘分散度增加,>10μm的粉尘分散度减小,而各粒径的分散度变化量较小。

综掘工作面长压短抽通风粉尘扩散特征分析

以新景矿15026综掘工作面为例,研究了在工作面长压短抽混合式通风方式下的粉尘浓度和粒径分布特征。在没有开启任何降尘措施的条件下实测表明,迎头总粉尘浓度范围为300~440 mg/m^(3),总粉尘浓度在掘进机机身后5 m处的回风侧最高,其次是抽出式风筒入口处和掘进机司机处;呼吸性粉尘浓度范围为135~225 mg/m^(3),抽出式风筒入口处粉尘浓度最高,其次是回风侧和掘进机司机处。抽出式风筒入口处的呼吸性粉尘占比最高,其次是掘进机司机处和回风侧掘进机机身后5 m处。不同范围内的粉尘占比最多的是大于10μm的颗粒粉尘,最少的是0~2μm的最小粒径颗粒。可以看出,15026综掘面粉尘浓度严重超标,需要采用多种降尘措施综合治理粉尘。

岩巷掘进巷道长压短抽通风系统参数优化

为了减少掘进巷道的粉尘危害,以岩巷掘进工作面为研究对象,采用Fluent软件对岩巷掘进巷道长压短抽通风系统参数进行了优化。结果表明,矿山井下巷道利用长压短抽通风系统除尘效果较压入式通风系统提高30%~50%,在距离工作面20 m处粉尘质量浓度降低到20 mg/m3以下;采用数值模拟结合现场试验得出吸尘罩罩口最优宽、高为0.6 m、0.8 m。经过试验得出,掘进巷道通风系统负压风筒高度优化为2 m,可以进一步提高系统的除尘效率。

掘进工作面长压短抽通风出风口风流调控参数研究

掘进工作面长压短抽通风方式下出风口风流不能根据掘进过程的实际需求进行动态调控,进而造成风流分布不合理,粉尘聚集严重。现有针对掘进工作面长压短抽通风出风口风流分布及降尘效果的研究都只是单一地分析了风筒出风口参数变化对掘进工作面风流分布及降尘效果的影响,未考虑各参数之间对粉尘场运移分布的交互影响,且对在不同掘进阶段,出风口参数如何综合变化才能达到最佳的通风降尘效果的研究不深入。针对上述问题,以陕西榆林神木柠条塔矿S1204掘进工作面为研究对象,建立了出风口参数可以变化的风流调控有限元模型,模拟分析了风筒出风口参数变化对风流及粉尘浓度运移分布的影响,通过数值分析选取了风筒出风口口径、水平右偏角度和垂直上偏角度作为出风口风流动态调控参数,提取了不同风流调控参数调控后司机位置处及回风侧行人位置处的风速及粉尘浓度数据。通过小生境遗传算法,以司机位置处及回风侧行人位置处的粉尘浓度同时最低为优化目标对提取的风流调控数据进行挖掘分析,获取了S1204掘进工作面出风口距掘进端面最近距离5 m和最远距离10 m时的最佳风流调控参数:在5 m处,出风口口径为1.1~1.2 m,水平右偏角度为10~15°,垂直上偏角度为3~6°;在10 m处,出风口口径为0.8~0.9 m,水平右偏角度为0~5°,垂直上偏角度为0~3°。搭建了1∶5相似模拟的S1204掘进工作面风流智能调控实验测试平台,对最佳风流调控参数进行了测试分析,结果表明:司机位置处的粉尘浓度最高降低了52.3%,回风侧行人位置处的粉尘浓度最高降低了60.6%,验证了最佳风流调控参数的准确性。

综掘面长压短抽—雾幕除尘系统参数优化研究

为解决综掘工作面割煤粉尘污染严重的问题,根据气固两相流理论建立粉尘运动的数学模型,通过流体力学软件对综掘工作面不同条件下粉尘浓度分布及长压短抽—雾幕除尘系统关键参数进行数值模拟研究。结果表明:当压风量为330 m^(3)/min、最佳压抽比为0.75时,抽风口距离掌子面3m时控尘效果较好;在综掘机操控区前方0.5 m处设置雾幕隔尘装置,采用井下静压水进行喷雾,空气幕发生器出口风速为15 m/s时控尘效果最好,联合降尘效率达80%以上。

综掘面长压短抽通风合理压抽比仿真及研究

为了确定合理压抽流量比β,采用长压短抽式通风对综掘面进行有效控尘,利用Fluent计算流体力学(CFD)软件,对不同压抽流量比β下综掘面风流流场及粉尘扩散分布进行讨论研究。结果表明:随着增大与掘进面之间的距离,粉尘浓度逐渐下降,到距离掘进面18,20m时,粉尘平均浓度只有20mg/m3。由此可见,长压短抽式通风能够有效对巷道进行降尘。当压抽流量比小于0.8时,能够较好地将粉尘控制在产尘面前端5m范围内,阻止粉尘向司机工作区域及其后方扩散;当压抽流量比控制在1.0~1.2之间时,控尘效果最佳。

综掘工作面长压短抽通风除尘系统

详细论述了在综掘工作面长压短抽通风除尘系统中使用的附壁风筒控尘技术和高效湿式除尘器,并介绍了长压短抽通风除尘系统实施效果。

全岩综掘面长压短抽通风除尘系统优化设计与应用

为解决岩巷长压短抽通风除尘系统中附壁风筒接续麻烦、铲车转载岩巷掘进工作面除尘效果不佳的问题,采用现场实验的方法,对优化设计的除尘系统进行了现场实验。实验结果表明:风筒出风口距迎头的距离在4√s~5√s,抽尘风筒吸尘口距迎头的距离保持在3m以内,回风侧司机平行位置全尘、呼尘的降尘效率分别达到85%、87%以上,显著改善了工作面的作业环境。

基于非稳态DPM模拟研究长压短抽式掘进面粉尘运移规律

建立了长压短抽式通风条件下掘进面巷道模型,采用非稳态离散相模型研究吸风口安设于掘进机上部条件下,巷道内粉尘实时运移与分布规律。模拟结果表明,掘进机附近巷道内存循环风流区域,使得粉尘由掘进机后侧和旁侧流经掘进断面;掘进巷道前部存在高浓度粉尘聚集区域,最高粉尘浓度达到1400 mg/m3以上,开启除尘风机60 s后可使前部粉尘平均浓度由1120 mg/m3降低至815 mg/m3,降幅27%;前50 m巷道内的平均粉尘浓度可由578mg/m3降至268 mg/m3,降幅达53.6%,该布置方式下总体除尘效果良好。

长压短抽技术在三道沟煤矿的应用

本文在对煤矿矿井掘进中的粉尘危害及其影响分析的基础上,结合煤矿长压短抽通风除尘技术特征及优势,以三道沟煤矿35109回顺单巷掘进工作面的长压短抽通风除尘技术应用情况为例进行研究和分析。

综掘工作面通风除尘合理压抽比实践与试验研究

为有效防治粉尘,通过工作面粉尘分布现场实测,得到了某矿的粉尘分布规律,采用相似模拟实验测定了压风风速与压入式通风风速相同情况下的流场和粉尘浓度场,得到了吸风侧>模型中央>压风侧的一般风速变化规律,二者风速主要相差区域在于距工作面2~5 m的位置,认为长压短抽式通风除尘效果更好,确定了粉尘浓度在压抽比为0.7时粉尘能够整体维持在较低水平,为现场的实际应用提供实验支撑。

基于增强角动量的综掘工作面旋流风幕优化数值研究

为研究添加旋流风幕的长压短抽式通风系统的控尘效果,提出以增设多组切向送风的形式增强角动量,增强旋流风幕的稳定性。以某矿综掘工作面为例,分析了出风角、出口距迎头距离、出口长宽比、径轴流量比对旋流风幕的影响,并与附壁射流形成的旋流风幕进行了比较。结果表明,旋流风幕的结构稳定性会随着出风角的增大先增强后降低,随着风幕出口距迎头距离的增大而降低,随着风幕出口长宽比、径轴流量比的增大而增强;与附壁射流形成的旋流风幕相比,优化后的旋流风幕更稳定,更好地保障了涡核区的负压效果,负压增量达117.74%;大幅提升了涡核区轴向速度,增量可达422.73%;距迎头7m处粉尘浓度从18.6mg/m^(3)降低到8.62mg/m^(3),研究成果可为综掘工作面除尘技术提供一定的参考。

综掘工作面气室降尘技术研究

针对掘进巷道中的粉尘控制问题,传统的长压短抽通风降尘技术存在粉尘扩散区域大、风幕降尘技术存在射流孔易堵塞等弊端。以巴拉素煤矿综掘工作面为工程研究背景,建立了掘进作业过程中的粉尘运动数学模型,得出降低综掘工作面粉尘浓度的关键因素是控制掘进巷道风流场扰动范围及减小粉尘颗粒运动时间。以上述关键因素为依据,在风幕降尘的基础上开发了气室降尘技术,通过在正压风筒末端加装风袖,与风幕共同作用将粉尘封闭在气室区域内,再由负压风机抽出,以提高降尘效率。采用Fluent软件对长压短抽通风降尘、风幕降尘和气室降尘进行模拟对比分析,并优化了气室降尘技术参数。模拟结果表明:采用气室降尘技术时,综掘工作面人体呼吸带位置的粉尘浓度为350 mg/m^(3),较采用长压短抽通风降尘时的600 mg/m^(3)和风幕降尘时的480 mg/m^(3)大幅降低;气室降尘最优技术参数为正压风筒出风口距综掘工作面14 m、负压风筒末端直径0.6 m。在巴拉素煤矿2号煤2号回风大巷综掘工作面进行现场试验,结果表明采用气室降尘时,掘进巷道最低粉尘浓度为118 mg/m^(3),低于采用长压短抽通风降尘时的184 mg/m^(3)和风幕降尘时的156 mg/m^(3),且降尘效率较长压短抽通风降尘平均提高54.8%。

基于气幕屏蔽的掘进工作面通风除尘参数优化研究

为了改善掘进工作面产尘量大,通风排尘污染其他巷道的问题,在现有长压短抽式通风基础上,提出气幕阻尘结合长压短抽联合除尘方案,并采用数值模拟软件以及现场实验的方式对除尘参数进行分析。研究结果表明:当压风量为330 m^(3)/min、压抽比为0.75时,抽出式除尘风机距离工作面距离为3~4 m时控尘效果较好;但掘进机操控区域距尘源较近,为了尽可能减少粉尘流经掘进机操控区总量,在掘进机操控区前方0.5 m处设置气幕,空气幕发生器出口风速为15 m/s时控尘效果最好,降尘率可以达到90%以上。

综掘工作面粉尘分布规律及通风除尘优化研究

为了确定通风方式对综掘工作面粉尘分布的影响,并探究综掘工作面不同通风方式下的降尘效果,以隆德煤矿209综掘工作面为研究对象,利用FLUENT软件模拟压入式通风方式下巷道中粉尘分布情况以及抽、压组合式通风方式下粉尘分布规律及降尘效果,并通过现场实测验证数值模拟的准确性。分析结果表明:压入式通风方式下工作面巷道中粉尘污染严重,粉尘影响区域较大且沉降缓慢;模拟结果与现场实测粉尘浓度变化规律基本相同,验证了数值模拟结果的可靠性,进而说明了建立的数学模型及其参数设置的合理性;通过对比长压短抽式及短压长抽式通风方式的降尘效果得出,压风筒出风口距离工作面5m的长压短抽式通风方法降尘效果最好,粉尘浓度可快速降低至6mg/m^3以下。

基于ANASYS的综掘工作面通风参数优化

为了解决综掘工作面粉尘浓度过高工人作业环境差的问题,以某矿综掘工作面为参照建立物理模型,导入ANSYS并对该巷道模型在使用长压短抽式通风除尘时进行优化模拟,通过比较不同高度时压入式通风的粉尘分布情况确立了压入式风筒距离底板的合适高度。在此基础上优化长压短抽通风系统,通过比较发现当压入式风筒距离底板高度为2/3L(L为巷道高度),抽出式风筒距离底板高度为0.7L,压入式风筒距离综掘面距离为(3.5~4.5)S^(1/2)(S为巷道断面面积)、抽出式风筒距离综掘面距离小于S^(1/2)时除尘效果较好。

付村煤矿综掘通风除尘参数优化及风流-粉尘运移规律研究

为了解决付村煤矿综掘面粉尘浓度高的问题,结合综掘工作面产尘特点,依据长压短抽式通风原理,利用FLUENT模拟软件,对长压短抽式通风系统参数进行数值模拟分析,最终确定了压风口距掘进头20 m、抽风口距掘进头3 m、压抽比为1.15∶1(即压风量为500 m^3/min、抽风量为436 m^3/min)时为最佳通风方案,此时形成的风流场效果最佳;在此基础上,开展气体-粉尘颗粒两相流数值仿真模拟。结果表明:综掘面长压短抽配风条件下,掘进头附近区域的粉尘浓度较高,粉尘浓度在300 mg/m^3以上,沿程逐渐降低,绝大部分粉尘集中在掘进头至抽风口的范围内,可以最大程度地将粉尘排到工作面外,减少粉尘危害,保障矿工职业健康与安全生产。

掘进作业面通风改造分析

掘进面作为井下通风的重难点之一,长期以来一直是矿井生产作业安全管理的核心要点。以此为出发点,针对掘进作业面的通风改造开展研究,运用现代化数值模拟手段,针对掘进作业面长压短抽通风系统开展参数的优化分析,获得了风筒固定的最佳高度和吸尘罩的最佳尺寸,对矿井掘进作业的安全开展具有一定的指导意义。

综掘工作面伞状气幕装置的设计与应用

针对综掘工作面迎头粉尘无序扩散的问题,设计了一种伞状气幕装置,采用3级斜向出风的结构形成多级伞形气幕阻止粉尘的扩散。通过数值模拟,得到有、无伞状气幕装置情况下的综掘工作面粉尘分布规律,结果表明,伞状气幕对迎头粉尘起到了较好的控制作用,高浓度粉尘被压制在迎头20 m范围内。通过现场应用,综掘工作面的降尘效率得到进一步提高,总粉尘和呼吸性粉尘降尘效率分别达到60%和50%以上。

掘进工作面风流与粉尘运移规律及控尘技术分析

为有效降低花园煤矿掘进工作面高浓度粉尘的有害影响,选定花园煤矿五采区西翼轨道巷掘进工作面作为研究对象,通过仿真数值模拟,对比分析了传统单一压入式通风以及长压短抽式通风方式,并在工程现场进行了实测验证,分析研究得到了掘进面风流-粉尘两相流运移分布规律,长压短抽式通风方式较传统单一式通风方式更为有效,除尘率可达70%以上,可有效防控粉尘问题。