综采工作面隔尘空气幕出口角度对隔尘效果的影响

综采工作面隔尘空气幕的出口角度是影响其隔尘效果的关键因素之一。利用Fluent计算流体力学软件,以河北金牛能源股份有限公司葛泉矿1528综采工作面为研究对象,对空气幕不同出口角度下综采工作面气流流场及空气幕两侧呼吸性粉尘浓度分布进行数值模拟,分析空气幕出口角度对其隔尘效果的影响。研究结果表明:适当调整空气幕出口角度,使气幕射流倾斜于产尘区,有利于提高空气幕的隔尘效果;并获得了阻止采煤机滚筒割煤时所产生的粉尘向司机工作区扩散的最佳空气幕出口角度,即出口角度在5°～10°范围,隔尘空气幕的工作效率较高,采煤机司机处的粉尘浓度最低,并通过现场试验对数值分析结果进行了验证。

综采工作面空气幕隔尘理论研究

空气幕隔尘是综采工作面一项新的防尘技术。运用平面射流理论,针对综采工作面空间特点及风流特性,建立空气幕隔尘的数学模型,从理论上就隔尘空气幕两侧粉尘浓度分布和变化规律、空气幕隔尘效率及其与相关参数的关系进行深入研究。结果表明:1)司机侧粉尘浓度朝风流方向按指数规律不断增大,煤壁侧粉尘浓度则朝风流方向按指数规律不断下降,且两侧粉尘浓度变化速度快慢与空气幕射流卷吸风量大小有关,卷吸风量越大,两侧粉尘浓度变化速度越快;2)空气幕射流卷吸风量是影响其隔尘效果主要因素,卷吸风量越小,空气幕隔尘效率越高;3)在确定空气幕出口风速时,为保证其隔尘效率,应根据现场实测,取满足控制呼吸性粉尘所需的最小风速。

附壁风筒径向流量比及抽尘距离对综掘工作面隔尘风幕的影响

为明确附壁风筒径向流量所占压风总量的比例及抽风筒的抽尘距离对综掘区域隔尘风幕形成及隔尘效果的影响,以蒋庄煤矿3下610综掘工作面为研究对象,运用Ansys CFD软件对附壁风筒径向流量比例为50%~90%、抽尘距离为2~5m条件下的风流运移及粉尘逸散情况进行数值模拟分析。结果显示,径向流量比例的增加、抽尘距离的降低,有利于在综掘区域形成有效隔尘风幕。针对3下610综掘工作面及与其生产条件相似的其他煤矿综掘工作面,当径向流量比例为80%、抽尘距离为2m以及径向流量比例为90%、抽尘距离为2~3m时,能够形成有效隔尘风幕并将高浓度粉尘阻隔于距迎头7.5m以内的空间范围内。现场实测数据表明,风流运移模拟结果与风流实测结果基本一致、风流流速平均相对误差低于13%,模拟结果较为准确。最优风幕参数条件下,距迎头7m实测断面处,平均总尘浓度降至18.6mg/m3,平均呼尘浓度降至8.1mg/m3,隔尘效果较为明显。

综采工作面双重空气幕隔尘技术数值模拟研究

为提高空气幕隔尘性能,改善采煤机司机主要活动区域作业环境,提出双重空气幕阻止截割粉尘扩散至采煤机司机主要活动区域。利用ICEM进行了建立综采工作面三维几何模型,采用气-固两相流理论建立数学模型,并利用FLUENT软件对空气幕隔尘性能进行了数值模拟研究。模拟结果表明:涡流致使截割粉尘污染人行道;单条空气幕射流发生扭曲,致使截割粉尘透过速度低位区扩散至人行道上方区域;双重空气幕能够削弱外侧空气幕对粉尘的卷吸作用,同时内侧空气幕能够加强涡流并将粉尘限定于涡流区内,说明双重空气幕能够降低粉尘对司机主要活动区域的污染。

综采机组隔尘风帘的设计与应用效果研究

受民用建筑大门空气幕的启发 ,将“洁净空调技术”中的“洁净棚理论”,创新并应用于综采工作面的防尘工程 ,设计了能阻止采煤机在截煤过程中产生的呼吸性粉尘向司机处扩散的隔尘装置——风帘。此革新装置的原理和作用是以形成透明的“空气幕墙”将采煤司机工作区与采煤机截煤区分隔 ,阻止呼吸性粉尘向司机处扩散。在邢台矿务局葛泉煤矿 132 6综采工作面进行的现场试验表明 :该装置对呼吸性粉尘有较好的隔尘效果 ,平均隔尘效率为 72 %以上。

综采工作面隔尘空气幕纵向安装角合理确定的研究

指出粉尘对作业人员的危害 ,描述了综采工作面应用空气幕隔尘技术保护采煤机司机的方法 .提出综采工作面空气幕隔尘分区的概念 ,在此基础上进行了隔尘空气幕纵断面方向安装角度的计算机分析 ,得到有利于粉尘隔离的空气幕安装角度不大于 15° .研究过程及结果减少了现场工业性试验环节 ,节省了费用 .经工业性试验证明了安装角确定方法的合理性和正确性 .

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/m^3降低至69 mg/m^3,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14 mg/m^3降至8 mg/m^3,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。

轴向压及径向旋流风幕的形成与隔尘仿真

为了提高掘进面的风幕隔尘效果并降低粉尘体积质量,设计轴向压风幕及径向旋流风幕形成与隔尘仿真实验,确定2种风幕的形成规律与隔尘规律.1)形成规律:压风量越大,越不利于2种风幕的形成,但对轴向压风幕的影响更大;压抽比越大,越利于形成轴向压风幕,对径向旋流风幕的影响相反.2)隔尘规律:压风量越大,2种风幕的隔尘效果越优;当压风量增至300m3/min后,轴向压风幕消失,该条件下,压风量越大,迎头粉尘向外运移能力越强;压抽比越小,2种风幕的隔尘效果越优,且径向旋流风幕的效果提高更大;当压抽比为0.75时,2种风幕的隔尘效果均已接近最优值.径向旋流风幕的形成受通风条件影响较小,隔尘效果也更优,更适用于掘进面现场隔尘.

NCZ-1隔尘帘降尘的试验研究

通过首次在井下进行的隔尘帘降尘试验，研究了隔尘帘绝对粘尘量的测定方法，确定了隔尘帘的清洗周期、降尘效果、通风阻力和所粘结粉尘的分散度等参数，并对这种降尘方法进行综合评价。

隔尘帘捕尘方法的研制

提出了一种ＮＣＺ－１剂隔尘帘捕尘新方法。运用气固两相流理论，分析了这种方法的惯性碰撞、截流、布朗扩散等捕尘机理，通过模拟试验，并通过前人对单一捕尘体捕集效率的研究成果，提出了适合本方法的捕尘效率计算公式。

矿用隔尘气幕机的研究

针对国内煤矿井下用隔尘气幕机产品空缺的现状,对其主要技术指标确定、风机型式选择、风轮设计、整机优化设计及实验室实验等5个方面进行研究与设计,开发出矿用隔尘气幕机,并进行了工业性试验验证。研制的气幕机最大风量达到80 m3/min以上,出口风速可达14 m/s以上,风流分布均匀系数达到0.8。工业性试验结果表明:气幕机在煤矿井下机掘工作面使用时不会影响工作面正常生产,其隔尘效率最高达到81.2%,平均在70%以上。

基于风幕隔尘集尘的综掘面粉尘防治研究

煤矿井下综掘面粉尘浓度过高会严重影响井下安全生产和工人的身心健康。运用数值模拟和理论分析方法对风幕隔尘集尘系统在漳村煤矿28采区皮带巷中的粉尘防治进行了研究。风幕隔尘集尘系统包括抽出式系统和压入式系统两部分,其中风幕射流箱连接到压入式风筒的末端,压入式风筒采用柔性可伸缩性风筒。数值模拟结果表明,皮带巷的粉尘浓度在综掘机司机工作位置附近偏高,粉尘浓度与产尘源距离成反比,高浓度的粉尘集中分布在抽出式风筒一侧范围,存在风幕系统时,风幕会在综掘机司机的前方形成一道风流屏障,阻挡综掘机作业时产生的粉尘向综掘机司机工作位置处扩散。同时,抽出式风筒将含尘气流抽出,降低综掘工作面的粉尘浓度。与普通的长压短抽式通风除尘方式相比,存在风幕隔尘集尘系统时,皮带巷中的高浓度粉尘可以得到很好的控制,保证综掘机司机不受高浓度粉尘的危害,可为综掘工作面创造良好的工作环境。

粘结式隔尘帘降尘技术现场试验研究

针对煤矿综采工作面防尘工作目前存在的问题,在煤矿采掘工作面开展粘结式隔尘帘技术试验研究,提出多面空心球的选择、隔尘帘清洗、隔尘帘的制作工艺等研究内容与相关实验,最终形成用于井下巷道的粘结式隔尘帘降尘成套技术,利用粘结式隔尘帘的阻隔作用将粉尘控制在工作面喷雾降尘区,将穿过隔尘帘风流中的粉尘进行高效捕集沉降,进而降低整个工作面的粉尘浓度。

采煤机气幕隔尘技术研究

通过在采煤机机身上安装气幕,利用气幕隔断技术控制采煤机滚筒产生的呼吸性粉尘向采煤司机处的扩散。以气固两相流作用原理为基础,粉尘固体颗粒的物性及粉尘颗粒的受力分析为研究对象,分析固体颗粒在气流中的运动规律,通过数值模拟及分析,确定气幕隔尘效果的影响因素。

水幕隔尘用缝隙喷口的边界流线构造与出流速度分布

为解决常规水幕除尘装置阻隔巷道或隧道的问题,基于势流叠加原理,推导缝隙喷口边界流线方程,构造喷口流线型边界线。在SolidWorks中利用流线型边界线形成二维面,拉伸得到三维结构;针对该喷口及现有锥形缝隙喷口,采用CFD软件中的Realizable k-ε湍流模型,完成内部流场的数值模拟。研究结果表明:入水口附近存在流动分离,该分离影响出水端速度衰减快慢;相比常规锥形喷口,流线型缝隙喷口的内部流场稳定性提高,全段出流曲线上出流速度离散程度下降46.98%,等速核心区离散程度下降42.93%,研究结果可用以指导水幕隔尘用缝隙喷口的研发。

羊市塔煤矿隔尘帘防尘试验研究

针对羊市塔煤矿实际情况,结合相关防尘技术,通过理论分析与现场试验相结合的方法,确定了羊市塔煤矿粉尘运移规律以及分散度规律,在此基础上进行隔尘帘现场防尘试验,确定了隔尘帘除尘效率以及防尘影响因素,证实了隔尘帘防尘技术的可行性,为矿井防尘提供重要参考依据。

综采工作面气幕隔尘数值模拟

随着时代的不断发展,对于煤矿综采工作面的要求越来越高,为了满足综采工作面的工作要求,需要研究综采工作面的隔尘技术。本文探讨气幕隔尘技术的基本原理,研究气幕隔尘模拟技术,能够满足综采工作面的气幕隔尘数值模拟的要求。结果表明,气幕隔尘技术可以帮助综采工作面减少粉尘危害,达到综采工作面的隔尘要求,满足安全生产。

隔尘帘在放顶煤工作面的应用

本文介绍了隔尘帘在放顶煤工作面的应用情况。实践表明，采用隔尘帘能够有效控制风流，阻止含尘气流向人行道方向扩散，而且能更好地发挥喷雾降尘的作用。

基于压风自救系统的正压式隔尘呼吸器研发及应用

为有效解决井下自吸式和动力送风式过滤防尘口罩在综掘工作面等高粉尘环境下呼吸阻力大和过滤失效等问题,研发了基于井下压风自救系统原理的正压式隔尘呼吸器。设计出了满足压风除杂除湿要求的过滤除湿装置、降低管线布置工作量的管线伸缩装置、提升装置易用性的腰部固定装置以及双进气结构的面部呼吸装置,并进行现场试验。实验结果表明,正压式隔尘呼吸器除湿除杂效果显著,佩戴舒适性良好。

黏结式隔尘帘降尘效果试验研究

设计制作了多面空心球体隔尘帘、多孔旋转球型悬浮填料模型隔尘帘和混合型隔尘帘3种隔尘装置。并对3种隔尘帘加入黏尘剂进行现场试验:混合型隔尘帘效果较好,平均隔尘效率为44.05%,经第4道隔尘帘后呼吸性粉尘浓度降为12.71 mg/m3,风速在1.61 m/s左右,满足最优排尘风速要求;通过计算单个球体载液量及单位时间黏结剂溶液的减少量,结合现场实测,确定混合型隔尘帘的清洗周期为40 h。