负压通风条件采煤机附近高度及风速对粉尘浓度影响研究

大采高综采工作面采煤机割煤产尘是工作面的重大尘源,严重影响采煤机司机及工作人员的安全。为研究负压通风条件大采高(6m)综采工作面采煤机附近高度及风速对粉尘浓度的影响,基于自主搭建的相似实验平台和FLUENT数值模拟方法,研究了不同风速下采煤机附近不同高度及相同高度的粉尘沿程分布和采煤机处风流分布及割煤粉尘的运移,并提出了综合防尘建议。相似实验结果表明,割煤机道与回风巷道近下帮粉尘浓度随高度降低而增加,且回风隅角中煤壁和采空区附近的低风速和涡流使得粉尘浓度下降幅度很大;同一截面同一高度下粉尘浓度随风速增大而减小,风速较小时粉尘浓度变化曲线较平缓。数值模拟结果表明:采煤机滚筒风流的阻碍使得采煤机机身前的风流流动方向向采煤机偏移,高速风流会对采煤机司机产生不利影响;采煤机道空间断面上,靠近采煤机区域距离工作面顶板越近,粉尘浓度越大;建议大采高综采面通风除尘风速不应低于2m/s,采煤机下风侧20~50m粉尘扩散范围开启喷雾装置。研究结论为大采高综采面粉尘治理提供一定的参考。

基于Pyrosim的矿井工作面火灾数值模拟研究

为了研究矿井工作面火灾的蔓延情况,以柳湾煤矿61122工作面为基础,建立了尺寸为60 m×4 m×3.2 m和100 m×4 m×3.2 m的Pyrosim模型,用来模拟火灾发生时巷道内烟气的运移规律、温度分布情况。结果表明:当风速≥2 m/s时,可以有效抑制烟流逆退,使火源上风侧区域成为安全范围。

通风系统性能测定及优化方案研究

为解决随着矿井工作面的推进及生产能力的提升,通风系统性能无法满足实际生产需求的问题,以实践生产为例,在该矿井综合情况分析的基础上,采用标准方式对矿井风速、风量、粉尘浓度以及通风机工作参数进行测定,并对其性能进行综合评价。在此基础上,提出了优化东翼和西翼风巷的具体方案,以实现该矿井通风系统的优化。

综采面排尘风速及颗粒轨迹的数值模拟

矿井高浓度粉尘是引起尘肺病的主要原因,巷道排尘风速设置不当会导致呼吸性粉尘向司机处逸散。为了有效降低粉尘浓度,以某煤矿综采工作面为研究对象,依据气固两相流理论,建立三维模型,利用Fluent软件对综采工作面风流场和粉尘分布进行数值模拟,主要研究了不同风速下巷道各垂直截面、水平剖面的风流场以及在作业区、巷道、回风巷附近位置不同粒级颗粒的分布情况。研究结果表明,顺风割煤作业时,通风速度在1.75 m/s时为最佳排尘风速,在此风速下,综采面风流场稳定,风流向人行道扩散的趋势不明显;采煤巷道从采煤区至回风巷附近颗粒运移迹线呈现从密集到稀疏的趋势,采煤机附近作业区1~10μm粒级粉尘颗粒约占36%,此粒级粉尘治理难度大,应作为重点治理目标。

不同风速和高温点下采空区瓦斯分布规律研究

为了研究不同风速和采空区不同位置存在高温点时的瓦斯运移规律,采用了自建的采空区模拟实验台,分别对工作面风速为0.2、0.6、1.0 m/s以及采空区进、回风侧有、无煤自燃时的瓦斯运移规律进行研究。得出:随着工作面风速的增加,采空区各测点的瓦斯浓度均有所降低,采空区中的瓦斯爆炸危险区域面积也逐渐变小;采空区进、回风侧高温点附近区域瓦斯浓度均明显增加,瓦斯爆炸危险区域比常温时也有所增加且增加幅度与竖直方向的高度呈反比关系。

基于气固双向耦合的采煤面粉尘分布规律研究

综采工作面在割煤过程中会产生大量粉尘污染环境,为降低采煤面的粉尘污染问题,对采煤工作面粉尘的分布状况进行研究,运用3D建模软件建立采煤面模型,选择气固双向耦合模型进行数值模拟。结果表明:采煤面的风流会呈现增大-减小-增大-稳定的分布规律,并且采煤面粉尘浓度会随着风流速度的增大呈现先减小后增大的分布规律;当进风速度为1.2 m/s时,采煤面整体粉尘浓度较低;同时观察到粒径较大的粉尘颗粒会在产生后运移25 m左右全部沉降,难以靠自身重力沉降的较小粒径的呼吸性粉尘会随风流进入回风巷道,回风巷主要漂浮的呼吸性粉尘。

基于大采高工作面遗煤氧化特征的煤自燃危险区域分布研究

为掌握大采高工作面回采期间采空区煤自燃危险区域分布规律,以察哈素煤矿3煤层31317大采高工作面为研究对象,首先通过实验测试分析了大采高工作面遗煤的自然氧化特征;其次利用束管监测系统测定了31317工作面采空区两侧的自燃“三带”,并模拟了采空区全空间的自燃“三带”分布;最后对比了不同采高工作面煤自燃“三带”随风速的变化特征,揭示了大采高工作面煤自燃危险区域分布规律。研究结果表明:煤升温氧化各阶段标志气体出现的温度点随氧气浓度升高而下降,但是下降速率逐渐减小。不同采高工作面采空区氧化带范围都随巷道风速增加而增大,且采高越高,氧化带范围增大越明显。研究结果为大采高工作面采空区煤自燃防治提供理论参考。

浓缩风能型风力发电机迎风及限速自动控制系统

浓缩风能型风力发电机具有起动风速低、发电时间长、风能利用率高等优点。该文针对其特有的形体流场设计了一套以可编程控制器IP16 12为主控单元的自动迎风及限速控制系统 ,并通过大量实验证明了此系统能够实现运转平稳 ,自动切入 ,准确对风等功能 。

风速对工作面瓦斯稀释影响规律的数值模拟

以张矿集团宣东二矿33208工作面为工程背景,运用数值模拟软件Fluent研究了工作面风速对瓦斯稀释的影响。研究结果表明:风速固定时,风流对工作面各处瓦斯稀释作用不同,其规律是在垂直工作面推进方向上靠近煤壁处呈波浪形,其他部分规律为较缓慢减小趋势,仅在局部出现较小变化;风速对工作面空间混合气体密度分布的影响表现在自工作面煤壁至采空区距离上呈"反J"字型,且对靠近工作面煤壁处影响较大;在垂直工作面推进方向上呈"J"字型,且对回风巷附近气体密度影响较大;在瓦斯涌出量一定的情况下,随着风速的增加,上隅角的范围呈减小趋势,且其内混合气体密度越小。

掘进工作面气动式风流调控装置研究

目前掘进工作面常用的通风总量控制方式难以动态调节风筒出风口风流,导致风量不足或风流分布不合理,造成瓦斯和粉尘积聚等安全隐患。以柠条塔矿S1200-Ⅲ掘进面为例,通过分析原始风场存在的问题及风流调控需求,设计了一种通过气压缸或气动马达驱动机械结构实现出风口偏转角度、口径大小及前后位移动态调节的气动式风流调控装置,介绍了该装置机械系统、气动执行系统和控制系统的设计方案。采用ANSYS Workbench软件对机械系统的安全性进行了有限元分析,结果为最大应力87.2 MPa,安全系数2.69,最大变形量0.84 mm,平均变形量0.42 mm。采用FluidSIM软件对气动执行系统进行了仿真分析,结果表明装置可完成既定动作,且运行平稳、可靠。井下测试结果表明,采用该装置后,司机处与行人呼吸带风流分布更合理,在风筒出风口距工作面5 m时,司机处与行人呼吸带粉尘浓度较调控前分别降低了45.3%和33.4%,出风口距工作面10 m时分别降低了40.4%和34.3%。

综掘工作面风筒出风口风流智能调控装置研究

针对目前煤矿综掘工作面局部通风风筒的出风口口径、方向角度和前后距离不能实时动态变化所造成的瓦斯、粉尘爆炸和环境污染风险提升问题,研发安装于风筒出风口的风流智能调控装置。分析综掘工作面实际通风风流运移分布规律及风流调控需求,建立了智能调控装置的整体结构方案,进行了机械结构详细设计及安全性优化分析,并对控制系统软硬件进行了分析设计。研制了机械式调控装置,进行了井下的风速及粉尘浓度的风流场调控测试研究,其测试结果表明:出风口距端头7 m时,调控后回风侧沿程风速由4.01 m/s下降至1.19 m/s,司机位置处的风速由0.1 m/s提高到了0.5 m/s,达到了《煤矿安全规程》要求规定范围;出风口距端头5 m和10 m时,风流场调控后司机位置处粉尘浓度较原始粉尘场最高降低了34%,说明调控装置的调风和降尘效果明显,具有一定的实际应用价值。

基于FLUENT的大倾角综放面通风降尘系统

针对大倾角综放工作面倾角大、风流运动多变导致通风系统复杂、最优排尘风速难确定等问题,基于气固两相流动理论,建立大倾角综放工作面仿真模型.通过FLUENT软件进行数值模拟,研究了不同通风方式下综放工作面风流运动规律和粉尘分布、上行通风与下行通风的降尘机理及大倾角综放工作面的最优排尘风速.结果表明：上行通风时,人行道空间的沿程粉尘质量浓度为1200~1 600 mg/m3;下行通风时,人行道空间的沿程粉尘质量浓度为460~600 mg/m3.下行通风方式更加适用于大倾角综放工作面.最优排尘风速为2.5~2.8 m/s,入口风速不宜超过3.0 m/s.对比工作面现场实测粉尘质量浓度与数值模拟分析可知,二者结果较为一致,验证了数值模拟结果的可靠性与准确性.研究结果可为大倾角综放工作面采取有针对性的防尘措施提供理论指导.

综采工作面三维空间风速与瓦斯浓度分布规律实测与分析

为了得到风速与瓦斯浓度在综采工作面巷道三维空间的分布规律,采用现场实测与理论分析相结合的研究方法,以沙曲煤矿14205综采工作面为研究对象,分别对检修班期间与生产班期间综采工作面瓦斯浓度与风速进行实测,分别对综采工作面内风速与瓦斯浓度从工作面巷道走向方向、工作面推进方向及垂直于工作面底板方向3个空间方向上的分布规律进行了分析,研究表明:靠近煤壁的巷道断面区域为综采工作面定点测风最佳位置,综采工作面前半段工作面长度范围内靠近煤壁且处于下部的巷道断面区域,和综采工作面后半段工作面长度范围内靠近采空区且处于上部的巷道断面区域为瓦斯浓度重点监测区域。

核电与火电600MW机组空冷塔抗大风性能对比

采用CFD模拟方法比较600 MW同等级核电机组空气冷却塔(空冷塔)与火电机组空冷塔在不同风速下的热力性能,得到了不同环境温度下机组背压与风速变化的相应关系。分析结果表明,空冷塔规模越大,抗风能力越强;在同等发电功率下,核电机组空冷塔的规模远大于火电机组。因此,可以借助已经成熟运行的火电机组空冷塔的运行经验为未来核电机组空冷的应用提供参考。

掘进工作面高压气幕控尘性能实验研究

为了解决掘进工作面粉尘浓度大的问题,搭建了小型高压气幕优化测试系统并设计了楔形射流腔。首先研究不同截面直径的圆柱射流腔和楔形射流腔对高压气幕均匀性的影响,对于圆柱射流腔,气幕均匀性较差;对于楔形射流腔,当截面直径为φ80 mm时,气幕性能最好。选用截面直径为φ80 mm的楔形射流腔研究不同气幕参数对气幕性能的影响,当气源流量、气源压力和出口宽度分别为0.8 m^(3)/h、0.6 MPa和9 mm时,气幕性能最优。

空气源热泵蒸发器结霜分布实验研究

在不同的迎面风速下对空气源热泵室外蒸发器表面霜层生长特性进行实验研究,得到了翅片管蒸发器翅片霜层厚度、结霜密度随时间变化规律并记录了霜晶生长过程。实验结果表明,较小的迎面风速使空气源热泵蒸发器表面霜层厚度增长速度较快,结霜周期更短。对霜晶形态的观察发现,低迎面风速工况下霜层厚度增长速度快是由于翅片表面柱状冰晶始终在高度方向快速生长且没有霜晶被吹落的现象,造成霜层平均密度降低。较高的迎面风速工况下存在霜晶吹落现象,霜层厚度增长较慢且密度较大。

基于Fluent的采空区氧化带分布规律研究

根据风流在采空区内流动情况建立合理的数学模型和物理模型,应用控制变量法分析孔隙率、风速、工作面长度、瓦斯涌出量等4个因素对氧化带的分布规律的影响,并使用CFD软件Fluent对不同变量的采空区进行数值模拟,利用漏风风速指标对氧化带进行划分,得出孔隙率、风速、工作面长度、瓦斯涌出量等4个因素的改变对采空区氧化带分布规律的影响。

西铭煤矿48502A掘进工作面通风计算及通风路径设计

以西铭煤矿48502A掘进工作面为研究对象,分别以瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、工作面爆破最大炸药量和同时作业人数为变量确定了工作面所需风量,利用最小、最大风速进行风量验算,确定了掘进工作面需风量为404m^3/min。设计两条通风路线和一条回风路线,保证掘进工作面的通风量,确保掘进工作面安全运行。

掘进工作面通风智能控制系统应用研究

为解决局部通风机不能自动控制、稳定性差、影响施工环境等问题,在8507皮带巷掘进工作面安装通风智能控制系统。系统传感器和PLC控制器及执行机构的有机结合,实现风速、温度及降尘的自动化控制。系统应用后,巷道风速控制在1.5 m/s左右,温度控制在22℃左右,回风流粉尘浓度降至20 mg/m^3以下,现场掘进施工条件改善。

综采工作面风流-粉尘逸散规律CFD模拟分析

根据枣庄矿业3上301综采工作面的现场情况,应用FLUENT软件建立煤矿巷道模型,对综采工作面上的风流和粉尘分布情况进行模拟,分析得出粉尘随风流的逸散规律。模拟结果表明,综采工作面风流总体呈现出中间大、两头小的规律,风流在液压支架和煤壁之间会形成一段大于4m/s的高风速带;粉尘受到风流的影响,向下风侧以及人行道处逸散,由于采煤机截割和液压支架移架两道工序产尘的区域有所重叠,所以在距离移架产尘点下风侧9m左右,距离液压支架底板上表面1.5m左右的呼吸带范围,是综采工作面防尘关注的重点区域。