综掘工作面抽尘区域对旋流风幕控尘的影响

为提高综掘工作面旋流风幕控尘效率,降低高浓度粉尘污染,运用数值模拟与工程实测相结合的方法分析了抽尘区域对旋流风幕控尘的影响规律。结果表明:随着抽风口距工作面距离增大,抽风筒距压风筒对侧巷道边壁越远,工作面流场控尘能力逐渐降低,高浓度粉尘扩散距离及扩散角均随之增大。基于模拟结果,确定了综掘工作面旋流风幕控尘的最优抽尘区域为抽风口距工作面2 m,抽风筒安设于压风筒对侧巷道边壁。通过工程应用,验证了数值模拟结论的有效性,掘进司机处粉尘浓度可降至24.6 mg/m^(3),风幕控尘效率达到91%。

基于数值模拟的综采工作面新型机载风幕控尘技术研究

目前综采工作面机械化程度达到90%以上,产量的提高所带来的煤尘污染也随之加重,采煤机司机工作区域受污染尤为严重。因此,提出一种新型机载风幕控尘技术。通过数值模拟研究了应用风幕控尘技术前后的风流场和粉尘污染扩散变化情况。结果表明,应用风幕控尘技术后可在采煤机司机工作区域形成2条高速风幕,与人行道之间形成全断面清洁风室,实现了对滚筒截煤产尘的有效阻隔。现场实测表明,应用后采煤机司机工作区域的平均粉尘浓度为82.23 mg/m3,控尘效率可达83%。可为综采工作面粉尘防治工作提供参考,具有较高的推广价值。

隧道局部区域洁净空间构建技术与模拟分析

通风条件较差的隧道施工存在低浓度粉尘污染问题,研究了一种新型的局部区域洁净空间技术。构建这种局部区域洁净空间的关键设备是一种新型的柔性材料风管式隔尘风幕,详细探讨了这种风幕设备的结构设计问题,主要包括风机的位置与数量、出风口的尺寸与间距、射流出风速度与角度。为了确定出风口尺寸、射流出风速度与角度等风幕关键参数的适宜范围,采用了数值模拟的方法。数值模拟采用了计算流体力学软件Fluent,连续相和离散相分别采用Realizable k-ε模型和DPM模型,设计了能体现不同风幕参数作用效果的对比模拟方法。模拟了不同参数条件下风幕的隔尘效果,通过对模拟结果的分析,对风幕关键参数进行了优化选择。

综掘工作面内外双旋流风幕发生装置设计与控尘效果研究

针对煤矿综掘工作面粉尘浓度超限的问题,设计了一种新型内外双旋流风幕发生装置,通过数值模拟和相似试验分析了装置应用前后综掘工作面的风流流场特性和粉尘扩散规律。结果表明:司机位置粉尘质量浓度随风幕发生装置射流出口风速的增大呈先降低后增大的变化趋势,有效控尘临界风速为35 m/s;风幕发生装置可以形成阻挡粉尘向外扩散的漏斗状旋流风幕,并将综掘工作面分成粉尘控制区和工作区2部分;旋流风幕将粉尘颗粒的扩散速度降低了84%,且对5μm以下呼吸性粉尘控尘效率更优;新型风幕发生装置应用后司机位置处的粉尘质量浓度由337 mg/m^(3)降到38 mg/m^(3),控尘效率为88.7%。

岩石机掘面多径向旋流风控除尘方法的研究与应用

为了有效降低岩石机掘面粉尘质量浓度,利用数值模拟、现场实测等方法,研究应用一种多径向旋流风控除尘方法。基于多径向旋流风控除尘方法研制控除尘系统,并在东区皮带巷岩石机掘面进行现场应用,实测多径向旋流风发生装置开启前后各测点粉尘质量浓度。研究结果表明:多径向旋流风发生装置开启后,可形成覆盖巷道全断面的多径向旋流风,并在掘进机司机至掘进头间形成风流方向均轴向指向掘进头的控尘风幕,压抽比越小,控尘风幕的风速波动系数、质量浓度为50 mg/m^3以上的粉尘运移距离、司机处粉尘质量浓度均越小,压抽比为0.75时控除尘效果较优。开启后,压抽比越小,控除尘效果越优,压抽比为0.75时,相对开启前,有人作业区域各测点的实测降尘率平均值为81.72%,控除尘效果明显。

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-kp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。

基于气固两相流的风幕控尘数值模拟

针对综掘面粉尘防治的问题,提出了用风幕控尘的粉尘治理方法,数值模拟方法研究了在风幕控制下粉尘逸散规律,风幕控尘的数学模型是在稀相气固两相流理论上建立的.在条缝宽度、射流出口风速不同情况下,运用CFD软件从三维角度模拟了风幕控尘现象,生成了有、无风幕时的粉尘颗粒图以及粉尘速度随时间变化曲线,并对不同风幕下的控尘效果进行了模拟对比和分析,得出了风幕射流装置起到了控尘作用且风幕射流速度越大,粉尘越易被集中抽走的结论.研究对掘进巷道粉尘的综合治理有很好的借鉴作用.

综掘工作面风幕控尘装置设计及试验研究

针对岩巷综掘工作面粉尘浓度高、工作环境能见度低、机械磨损程度快等不足,提出选用空气压缩机为风幕控尘装置提供气源,研究出一种基于岩巷综掘工作面的、由射流箱和呈倒"U"形射流腔等组成的风幕控尘装置。为确定空气压缩机作为气源的合理性和风幕控尘装置的控尘效果,在试验基地搭建长15 m、宽4 m、高5 m的试验巷道进行试验。试验结果表明:采用高压风管作为风幕控尘的气源,安装风幕前后司机处总粉尘质量浓度分别为752.78 mg/m^3和133.33 mg/m^3,其控尘效率为82.3%,并能够形成有效的控尘风幕,改善岩巷工作面环境,该装置为掘进工作面粉尘防治提供了新手段。

旋流风幕扰动硬岩综掘面风-尘流场数值模拟

为有效控制硬岩综掘面产生的高浓度粉尘向有人作业区域扩散,应用Fluent软件,基于欧拉-拉格朗日（Eulerian-Lagrangian）气-尘颗粒两相流动数学模型,通过数值模拟研究旋流风幕扰动硬岩综掘面风-尘流场的变化。结果表明：旋流风幕的扰动使距硬岩综掘面0～15 m区域内的风流场,由紊乱转变为在掘进机司机前方形成均匀压向掘进工作面的风幕,将掘进工作面产尘有效控制在司机前方区域。根据模拟结果,研制新型硬岩综掘面旋流风幕控尘系统。现场试验结果表明：粉尘浓度实测值和模拟值的相对误差小于8.72%,验证了模拟结果的准确性。旋流风幕扰动后,现场有人作业区域的最高粉尘质量浓度降至23.5 mg/m3,平均降尘率高达95.18%。

综掘面风幕集尘除尘系统的参数优化与数值模拟

针对目前井下综掘面粉尘治理难的问题,研制了一种新型风幕集尘除尘系统。其中风幕风机的风速、除尘风筒的结构尺寸及出口压力是影响整个系统集尘除尘效果的决定性因素。为使风幕集尘除尘系统的防治粉尘效果达到最优,通过计算流体力学FLUENT软件,分析风幕风机风速、除尘风筒直径及出口压力改变的条件下风机的表面空气流线以及粉尘颗粒轨迹。得到风机风速、除尘风筒的直径及出口压力对整个系统集尘除尘效果影响的规律。结果表明:单方面增加风幕风机的风速或出口压力时,系统的集尘除尘效果在一定范围内可以变好,但是超过一定范围之后,风速的增加或者出口压力的增大反而使系统集尘除尘效果变差;在其他条件不变的情况下,除尘风筒直径越大系统集尘除尘效果越好。

综掘工作面门型风幕控尘除尘系统粉尘防治研究

针对综掘工作面粉尘防治问题,提出了利用风幕控尘结合压抽混合式通风除尘的门型风幕控尘除尘系统。通过理论分析计算确定各风幕参数之间的函数关系,根据玉华煤矿2410综掘工作面实际条件建立几何模型,应用Fluent软件对门型风幕控尘除尘系统的风流场和粉尘场进行仿真分析,并与现场实测数据进行对比分析。研究结果表明:门型风幕能有效地将粉尘控制在距工作面5 m范围内,同时配合除尘风机将含尘风流抽排过滤,风幕后方粉尘质量浓度明显降低,呼吸带粉尘平均质量浓度降至32.67 mg/m^(3),与原有压抽混合式通风除尘相比粉尘质量浓度降低了86%,显著提高了除尘效率,工作面环境得到明显改善。

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。

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。

附壁风筒条缝参数对综掘工作面控尘效果的影响

为明确附壁风筒条缝位置、宽度和压抽比对综掘面控尘效果的影响,运用FLUENT软件对建立的长压短抽式通风综掘巷道模型进行数值模拟。结果表明:随着附壁风筒条缝与迎头距离增大,巷道空间粉尘浓度先减小后增大,当条缝距迎头13 m时,旋流风幕将粉尘集中控制在迎头6 m范围内,综掘机司机处粉尘浓度下降到120 mg/m3,风幕控尘起效;条缝宽度会影响旋流分风的风速,条缝越宽,旋流风速越大,但条缝宽度超过0.1 m时,反而会抑制旋流风幕控尘作用,当条缝宽度为0.05 m时,抽风筒口积聚的大量粉尘被抽离巷道,综掘机司机不受粉尘干扰;随着压抽比变大,巷道内粉尘浓度先减后增,压抽比为1.0时,压风筒高速射流被抽风筒全部吸收,粉尘被有效控制在迎头,巷道无粉尘扩散,控尘效果最佳。

气幕控尘射流衰减规律研究

随着矿井采掘机械化程度的不断提高,煤矿尘害问题日益突出,煤尘不仅危害作业人员的身体健康,引发尘肺病,而且可能引起煤尘爆炸,酿成矿井重大灾害事故,利用气幕对污染源进行控制,利用从气幕中喷射出来的空气气流,将粉尘源释放出来的粉尘颗粒与受保护的区域空气隔离开来,从而避免煤矿井下工人工作的地方受到污染源粉尘的污染,使被保护的区域的空气质量达到国家安全卫生标准。为使该系统在防尘工作中取得良好的效果,主要研究气流在不同射流速度以及缝宽的衰减规律,从而根据测试结果来确定气幕设备的最优参数。研究结果表明:气幕出口速度应在10~20 m/s,射流出口条缝宽应在6~40 mm,才能最有效地控制呼吸性粉尘。

粮食仓储清仓落料的粉尘控制研究

大豆、小麦、稻谷等粮食在筒仓内板结后的人工清仓落料不可避免地产生大量粉尘,威胁仓底作业人员健康和车间环境质量,为解决由于落料口(人孔)需向仓内通风而无法实施固定密封和通风排尘捕收问题,提出在落料机械转运的同时,利用风幕软密封落料口并实施粉尘抽排的控尘构想.利用数值模拟研究了风幕软密封的流场效果,根据模拟结果制造了清仓落料系统原型机,并在某大豆仓储企业成功试用.结果显示,风幕软密封方法在保证落料口向仓内通风的前提下,显著控制了粉尘的外逸,合适的抽压比和风幕出口速度分别为K=2.0,V=6.0m/s,仓底作业人员区域粉尘浓度较不采用任何措施时降低91.32%,有效保障了仓底作业人员的职业健康和车间环境质量.

气动旋转射流风幕风速空间分布与控尘性能研究

为有效控制挖掘作业中由煤尘扩散引起的巷道内部环境污染,通过CFD软件数值模拟与相似实验平台相结合的方法,研究分析了气动旋转射流风速场的空间分布和控尘性能。研究结果表明:射流风速20~30 m/s时可形成稳定风幕;气相流场速度分布随射流风速的增大逐渐提高,且风幕形成度越高,同时会形成旋转的环状风速区域;射流风速随扩散距离沿流向迅速衰减,出口射流风速具有较契合的衰减率,相似实验与数值模拟具有接近的相似度;最佳控尘射流风速为30 m/s,测点Ⅰ的全尘浓度由433.9 mg/m^(3)降至161.4 mg/m^(3),呼吸性粉尘由135.5 mg/m^(3)降至55.3 mg/m^(3),测点Ⅱ的全尘浓度和呼吸性粉尘分别降至121.4 mg/m^(3)和30.3 mg/m^(3)。研究结果说明,气动旋转射流风幕单独用于控制掘进工作面的粉尘污染时,其控尘性能较低。

煤巷综掘面气幕控尘理论研究

随着煤矿开采强度加大,煤巷粉尘危害日益严重,煤巷中综掘工作面的粉尘危害越来越受到人们的重视,但是目前煤巷防尘技术仍不能满足要求,为了最有效控制呼吸性粉尘,基于煤巷掘进工作面气幕控尘理论,对其控尘作用原理进行了详细论述。根据理论计算,气幕出口速度在10-20 m/s,射流出口条缝宽在6-40 mm才能起到有效控尘作用。

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。

煤巷综掘工作面气幕控尘技术研究

在连续采煤机掘进过程中,通过在连续采煤机身上安装气幕,利用气幕控尘技术控制粉尘向司机处和行人位置处的扩散,以气固两相流作用原理为基础,以粉尘固体颗粒的物性及粉尘颗粒的受力作为研究对象,分析了固体颗粒在巷道中的运动规律;通过数值模拟及分析确定了气幕控尘技术的工作参数。