综掘工作面风流调控装置与射流风幕综合调控粉尘场优化分析

为解决目前综掘工作面传统混合式通风下粉尘聚集污染严重的问题,提出了利用出风口风流调控装置与抽风口射流风幕综合调控优化粉尘场的思路。以陕北某矿综掘工作面为研究对象,建立了风流-粉尘气固耦合场有限元模型,分析了调控装置口径、调控装置右偏角、风幕出口宽度、风幕出口速度及风幕出口张角等参数对粉尘场的影响;设计了正交试验以确定最佳综合调控方案,设计搭建了实验平台进行综合调控方案准确性和降尘效果验证。结果表明:在该综掘工作面通风系统布局下,当调控装置口径1.2 m,调控装置右偏角9°,风幕出口宽度0.14 m,风幕出口速度7 m/s,风幕出口张角60°时,司机位置粉尘质量浓度和行人呼吸带高度平均粉尘质量浓度分别降低91.7%和74.9%,测试误差均在10%以下,有效改善了通风环境。

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%。

综掘工作面气雾涡旋降尘技术研究及应用

针对综掘工作面空间狭小、产尘量大、二次扬尘污染严重等问题,以玉华煤矿柴家沟井4-2煤层42221综掘工作面为例,实测分析了综掘巷道沿程粉尘分布规律,提出了基于通风和重力降尘理论的综掘工作面气雾涡旋降尘技术。结合气水喷雾降尘和离心力降尘,设计了可并联装配的气雾涡旋发生器,阐述了不同粒径粉尘在气雾涡旋发生器中的运动规律;采用模块化设计思路,设计了由风流捕集、初级过滤、气雾团聚、涡旋分离、重力卸灰及二次气雾6个模块组成的综掘工作面气雾涡旋降尘装置。采用试验测试方法分析了气雾涡旋降尘装置中供水供气压力对降尘效率的影响,并研究了降尘效率与气水比、液气比的关系。结果表明:随着与掘进头处距离的增加,42221综掘巷道生产期间沿程粉尘浓度逐渐减小。全尘降尘效率随着供水压力和供气压力增大而升高;呼尘降尘效率随着供水压力增大而升高,随着供气压力增大先升高后降低;处理风量随着供水和供气压力增大而增大;液气比随着供水压力增大而增大,随着供气压力增大而减小。当供水压力和供气压力为0.4 MPa(即气水比为1)或液气比控制在0.070~0.075时,气雾涡旋降尘装置的综合性能最佳。经现场应用,柴家沟井42221综掘巷道平均降尘率约88%。

矿井综采工作面高效喷雾降尘装置设计研究

为降低粉尘对矿井生产和职工生命安全的影响,基于雾滴捕集尘粒作用机理,设计了一种高效喷雾降尘系统装置,并对比分析装置安装前后综采面的粉尘浓度。结果表明:采用该喷雾除尘装置后,各测点降尘率明显大幅提升,且在采煤机司机、移架工位置的呼尘、全尘降尘率分别是89.6%、89.4%和89.1%、90.1%,表明该综采工作面原粉尘浓度最高的割煤、移架位置处的粉尘得到有效抑制。

快掘工作面雾幕控降尘装置设计与试验

为了解决快掘工作面的粉尘污染问题,采用现场调研方法,分析得出快掘工作面粉尘运移规律,并据此设计了雾幕控降尘装置。根据扇形喷嘴在横风状态下的有效射程,优选出等效孔径为Φ1.4mm、Φ1.6mm两类喷嘴作为控尘用喷嘴,并确定喷雾压力为4MPa。根据尘源粒径与雾滴粒径充分接近的原则,并结合雾滴存在时间、雾滴捕获尘粒后沉降时间,确定雾滴粒径的合理范围为70~80μm。试验结果表明,掘锚机回风侧作业人员处全尘、呼尘的降尘效率分别达到60.7%和57.3%,作业环境得到明显改善。

基于负压二次降尘装置的自动降尘系统设计与应用

针对煤矿井下综采工作面作业过程中产生的高浓度粉尘问题,为改善综采工作面的作业环境,设计出液压支架自动降尘系统。系统以PLC为核心控制单元,通过布置在液压支架上的粉尘传感器和人体红外传感器进行信号采集,根据采集的信号发出相应指令到电磁阀,进而控制负压二次降尘装置的开关状态,实现综采工作面内粉尘浓度的自动控制;将设计的自动降尘系统在赵楼煤矿5302综采工作面进行了现场应用测试,测试结果表明:自动降尘系统能够大幅度降低综采工作面全部作业区域范围内的粉尘浓度,作业人员的作业环境得到明显改善。

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。

机采工作面喷雾降尘自动控制系统

利用固定在电气设备负荷侧线路上的红外线传感器控制电磁阀开关,进行远距离控制,实现喷雾装置自动洒水除尘。极大地改善工作面的灭尘效果,改善劳动环境,为防煤尘爆炸提供保证。

涡旋气动雾幕控尘装置的研发与模拟分析

为有效控制由机械截割破煤产生的大量粉尘,结合风幕除尘技术与高压喷雾降尘技术,研发了一种可以阻隔工作区域粉尘扩散的新型涡旋气动雾幕控尘装置模型.通过模拟后实验的研究方法对装置进行测试,采用CFD软件对装置内部的风流速度场、涡旋气动雾幕出口速度以及涡旋气动雾幕雾滴粒子场进行了数值模拟,得出初步装置运行最佳工作参数后对实验模型装置的性能进行了测定实验.研究结果表明:水泵供水压力为8 MPa、风机供风风速为12m/s、喷嘴安装角度为75°时,涡旋气动雾幕降尘装置模型处于最佳工况,涡旋状雾幕的有效覆盖范围达到最大.

井下干雾除尘新技术的创新应用

山不拉煤矿井下开拓工程量大,且巷道多为煤-岩巷和岩巷,采掘生产、运输、转载环节多,导致井下巷道粉尘量大,严重威胁着矿井安全生产和工人身心健康。为有效降低巷道综掘工作面粉尘浓度,改善作业条件,基于干雾抑尘原理,采用掘进机干雾圈、喷雾+干雾抑尘帘、干雾除尘风机等手段联合使用的方案来抑尘降尘,大大改善了作业环境,效果明显,填补了煤矿井下干雾除尘技术应用的空白。

矿井采运过程典型粉尘防治技术装备研发与应用

针对矿井作业环境粉尘污染日益严重,且现有技术手段防治难、协同弱、效果差等问题,为了从源头上实现矿井粉尘的高效控除,改善矿井作业环境、保障作业人员身心健康,对矿井开采、掘进以及运输等3个典型作业环节的粉尘防治技术装备进行了系统研究开发,提出了金属矿采场多组份水炮泥抑尘、煤矿综采面封闭雾化控除尘、金属矿掘进巷道粉尘净化、煤矿综掘面风雾双幕协同增效控除尘以及矿井皮带运输转载点干雾降尘等高效技术装备体系,结合现场试验和工业应用,对所研发的系列技术装备性能进行了对比分析。研究表明:与普通水炮泥相比,多组份水泡泥对总尘、呼尘的抑尘效果分别提高了90%、80%以上;煤矿综采面雾化封闭控除尘技术装备在现场应用后,工作面平均总尘、呼尘降尘率均大于90%;金属矿掘进巷道粉尘净化系统的除尘效率高达91%以上,净化后的风流能够进入循环通风系统,有效提高矿井风流利用率;煤矿综掘面风雾双幕协同增效控除尘装备对总尘、呼尘的平均降尘率分别能够达到97.78%、98.13%;干雾降尘装置具有良好的降尘效率,在皮带运输转载点的降尘效率达到80.4%,在溜煤眼转载点处的降尘效率达到81.8%。

煤矿掘进工作面除尘系统降阻提效方案研究与应用

在对长压短抽通风除尘系统通风阻力分析的基础上,结合除尘器性能测试,找出除尘器现场应用中抽风量偏小的原因。通过除尘系统通风阻力分析,结合实验室实验,提出了改变原除尘器喷雾架及过滤网层数的降阻方案,并在现场进行了应用,成功降低了除尘系统阻力,风量提高120 m3/min,取得了良好的降尘效果。

综采工作面喷雾降尘系统自动控制装置

利用固定在电气设备负荷侧线路上的开停传感器控制电磁阀开关 ,进行远距离控制 ,实现喷雾装置的自动洒水。

大采高综采工作面液压支架封闭控尘装置设计及现场试验

对于大采高综采工作面,人行区的主要粉尘来源是支架移架产尘。为了控制支架移架产生的大量粉尘对人行区的污染,创新设计支架封闭控尘装置。通过实验室试验对装置进行了结构改进及优化,然后经现场应用测试效果分析验证了该封闭控尘装置的有效性。现场应用表明:该装置对支架移架产尘有很好的导尘效果,在尘源附近的降尘效率达到94.8%,极大地改善了工作面的生产环境。

矿井采煤机截割部喷雾降尘装置的优化设计探析

针对晋能控股煤业集团四老沟矿采煤机截割部所用的喷雾降尘装置存在自动化水平低、喷雾状态相对较单一、降尘效果不是很理想的问题,基于该矿采煤机机截割部喷雾降尘装置应用现状,结合采煤机割煤产尘情况,提出了改造该喷雾降尘装置的总体方案,并进行了实践应用分析。结果表明,采用优化改造后的喷雾降尘装置后,采煤机机组位置处以及司机位置处的总粉尘浓度以及可吸入粉尘浓度都明显降低,降尘效果显著,取得了较好的应用效果。

综放工作面粉尘治理技术方案研究

高效高产的综放工作面会产生大量粉尘,粉尘治理是一项难题。西曲矿采用在采煤机上增设大流量高压喷雾,工作面支架间每隔9 m安装1组光电感应喷雾,回风平巷安设双层捕尘网,在转载点安装封闭式控尘装置等防尘方法进行粉尘的治理,实践应用效果极为明显,总粉尘质量浓度由原来的12.5 mg/m^3降至6.0 mg/m^3,降尘率达52.0%。

采煤机截割部喷雾降尘装置的优化设计

关岭山煤业井下工作面采煤机截割部采用喷雾降尘装置进行降尘作业,该喷雾降尘装置应用效果不佳,主要问题在于装置自动化程度低、喷雾状态较单一。针对这一情况,从PLC控制器、压力传感器、点喷状态、全喷状态等方面对该喷雾降尘装置进行改造。实践效果表明:改造后的装置降尘效果大幅度提高。

矿用胶带切割机的研发与应用

为了提高胶带的二次利用率、减少生产成本、提高工人劳动效率,研发了新型矿用胶带切割机。该机主要由电动机、减速箱、自制卷带滚筒、网络辊输送装置、机架、切割平台、压紧装置、限位装置、喷雾降尘系统、电控操作台等组成。选用胶带(三角带)传动作为传动系统,具有收缩性小、抗变形、速度快、传动力稳等特点;设计了电控操作设备,安装了以漏电断路器、交流接触器,并具有紧急停止、电压表、电流表、信号指示等装置,减少了电动机的损坏,极大地方便了故障的判断,对设备和人身安全起到了保护作用;并研究了卷带滚筒的制作以及切割速度的选择。研究开发的胶带切割机是将电动机的传动与切割片连接为一体化的机电设备,可用于对废旧胶带的切割、校正等,在煤矿行业中有着广泛而重要的应用。

风幕集尘射流装置研究

根据风幕控尘的原理以及风幕集尘除尘系统的风幕形成条件和风流结构,创造性地设计了倒U型射流腔与三角形射流箱构成一体的集尘射流装置。通过实验室模拟试验,发现风幕射流风速衰减规律符合射流理论的衰减规律,研制的射流集尘装置能有效形成风幕,对降低整个综掘面的粉尘浓度,特别是减少呼吸性粉尘向司机处的扩散作用明显,实用性高。实践证明,该装置集尘效率高,为综掘面粉尘防治提供了新的途径。

溜井气幕控尘技术研究

基于夏甸金矿溜井生产工艺特征,分析研究了溜井作业返尘规律,提出了密闭抽尘净化的治理措施,并深入研究了密闭控尘的方式,形成了矿车卸料面的气幕控尘技术,将气幕控尘与刚性密闭组合实现了溜井口的全密闭控尘,通过模拟和现场试验分析研究,得出了适宜的气幕控尘参数,经过治理,溜井口总粉尘浓度由378.3 mg/m^3降至5mg/m^3,降尘效率为98.7%,呼吸性粉尘浓度从133.3mg/m^3降至3mg/m^3,降尘效率达97.7%,降尘效果良好,解决了溜井返尘污染的难题,为金属矿山溜井粉尘治理提供了基础依据。