综掘巷道大风量双压风筒下长压短抽除尘效果的模拟研究

煤矿井下大风量双压风筒综掘巷道具有产尘强度大、粉尘分散度高、巷道风速大等特点,严重威胁作业人员身心健康和矿井安全生产。为降低大风量综掘巷道粉尘浓度,基于CFD数值模拟软件建立了双压风筒综掘巷道物理结构,采用DPM模型,重点研究了单抽双压式通风下抽风筒入风口与巷道迎头之间的距离对掘进工作面粉尘运移规律的影响,分析了大风量双压风筒下长压短抽通风方式对司机位置作业环境的影响。结果表明:保持双压风筒出口距巷道迎头为4、5 m,压入风量为1 200 m^(3)/min条件下,当抽风筒入口与巷道迎头之间的距离为8 m时,司机位置粉尘浓度为30~90 mg/m^(3),作业环境最佳。

综掘工作面风幕阻尘效果影响因素研究

目前综掘工作面粉尘污染的研究多集中于单一因素对综掘工作面风幕阻尘效果的影响,而未充分考虑各因素间的交互作用,使得压风分流技术的工程应用效果欠佳。为明确附壁风筒径向出风距离、径向出风比及轴向出风距离对风幕阻尘效果的影响,以潘三矿810西翼机巷综掘工作面为研究对象,运用Fluent软件对径向出风距离为10~25 m、径向出风比为0.6~0.9及轴向出风距离为6~12 m条件下的风流分布和粉尘扩散情况进行数值模拟。结果表明:(1)随着径向出风距离增大,径向涡流风幕在巷道内的转变更充分,综掘机司机前端的风流分布越均匀,更有利于形成风速方向均指向工作面的轴向阻尘风幕。当径向出风距离为10 m时,距工作面7 m断面内涡流特性明显,风速方向紊乱;当径向出风距离为25 m时,距工作面7 m断面内,风流分布趋于均匀,风速方向均指向工作面,形成了能够覆盖全断面的轴向阻尘风幕。(2)随着径向出风比增大,整流风筒轴向风流风量减小,轴向风流风速和射流强度降低,轴向风流对综掘工作面前端气流的扰动减弱;径向出风比越大,越有利于形成风流方向指向工作面且能覆盖全断面的轴向阻尘流场,即轴向阻尘风幕。(3)径向涡流风幕的阻尘能力随径向出风比的增大先增强后减弱,轴向阻尘风幕的阻尘能力随径向出风比的增大而不断增强。(4)在采取压风分流风幕阻尘技术后,当压风总量为300 m^(3)/min,吸风量为400 m^(3)/min,附壁风筒径向出风距离为20 m,径向出风比为0.9,整流风筒轴向出风距离为8~10 m时,能很好地将粉尘聚集在吸尘口附近,达到高效控尘除尘的目的。在810西翼机巷综掘工作面进行现场测试,测点风速和粉尘质量浓度实测值与模拟值基本一致,高浓度粉尘被有效阻控于工作面前端,隔尘效果较为明显,验证了数值模拟的有效性。

隧道施工压出式风幕通风降尘效果对比研究

随着隧道通风技术的不断发展,压出式风幕通风在施工隧道中的运用逐渐加深,为了解压出式风幕通风在不同通风参数下的除尘效果,利用Fluent建立隧道通风模型,对压出式风幕通风的风幕倾斜角度进行优化,得到最优通风工况,在此基础上模拟不同通风风量下压出式风幕通风与常见的长压短抽式通风的除尘过程,对比不同通风方式的除尘效果。结果表明:当风幕倾斜角度为30°时压出式风幕通风除尘效果最佳,且压出式风幕通风除尘效果比长压短抽式通风更佳,可以有效降低隧道施工中的粉尘和烟尘,改善隧道作业空气环境。

综掘面掘进机扰动下通风除尘参数优化研究

为解决综掘巷道掘进机司机侧风流场紊乱和粉尘防治困难的问题,依据气固两相流理论,以华晋吉宁煤业矿区某掘进工作面为研究对象,基于Fluent软件建立DPM离散相模型,对掘进巷道长压短抽通风条件下有无掘进机时的风流场分别进行分析,对压风口到工作面的距离L_(1)、抽风口到工作面的距离L_(2)以及压抽比K三个参数进行模拟研究。模拟结果表明,掘进机对司机侧风流的影响不可被忽视;随着L1的减小,掘进机司机侧的紊乱风流被消除,粉尘浓度减小,工作面区域粉尘浓度先减小后增大,L_(1)≈9.5 m时通风效果最佳;使得司机侧工况最佳的参数L_(2)=3.4 m左右,K=1.1~1.2。

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%。

综掘工作面风筒最优布置数值模拟研究

针对掘进面生产期间风筒位置布置不合理造成粉尘浓度较高,利用数值模拟方法,研究抽出式、压入式、长压短抽式等通风方式中,掘进面风流和粉尘随风筒到掘进面距离的改变而变化规律,数值模拟结果表明:采用长压短抽式通风的掘进面,抽出式风筒口到掘进面的距离L_(c)<1.5√S,压入式风筒口到掘进面的距离L_(y)为3.5√S:5√S或6√S:6.5√S,最理想的距离L_(y)=6√S:6.5√S,L_(c)=√S。模拟结果可为优化掘进面风筒布置、提高掘进面通风除尘提供一定的科学依据。

掘进工作面不同通风方式的粉尘运移规律研究

为了解决掘进工作面粉尘污染严重的问题,运用COMSOL软件对某矿1019掘进工作面进行了几何模型构建,并基于k-ε湍流模型和流体流动颗粒跟踪模型,计算了在压入式和长压短抽通风方式下的速度切面、风流流线分布以及粉尘粒子的运移轨迹,分析了两种通风方式对粉尘粒子运移的影响,并研究了掘进工作面在两种通风方式下的粉尘运移规律。结果表明:压入式通风方式下,由压风筒将新鲜空气压入巷道内,迫使掘进工作面的粉尘随风流排出巷道,导致掘进机前方区域风流曲线非常密集形成多处涡流导致粉尘粒子在涡流处聚集,同时部分粉尘粒子沉淀在巷道底部,还有部分粉尘粒子沿右侧巷道壁面向后方移动,其控尘效果较差;长压短抽通风方式下,两风筒前方区域速度较大,且压风筒和抽风筒之间风流流线密集;压风筒吹出气流裹挟粉尘粒子移动,同时利用抽风筒的抽吸作用将粉尘粒子吸入排出巷道,与压入式通风方式相比长压短抽的降尘效果更好。

连采面压风口和抽风口风流调控下除尘效果分析

为降低连采面粉尘浓度,对加入抽、压风口垂直下偏角对降尘效果的影响规律进行了研究。以红柳林煤矿25211工作面为例,将压风筒直径d_(1)、压风口水平偏转角α_(1)、压风口垂直下偏角β_(1)、抽风筒直径d_(2)、抽风口水平偏转角α_(2)和抽风口垂直下偏角β_(2)等6个参数作为风流调控参数,通过数值模拟获取了不同风流调控参数调控后的粉尘浓度数据。基于响应曲面法和粒子群优化算法,以司机位置处和呼吸带高度粉尘浓度为优化目标,获得了连采面最佳风流参数。研究结果表明:加入抽、压风筒垂直下偏角,改变压抽比和压风筒距尘源的位置,粉尘浓度均降低;工作面与连采机之间的作业空间内,巷道下部粉尘浓度高于上部粉尘浓度;在距迎头40m巷道范围内,粉尘浓度呈现出先逐渐增加后逐渐减小的变化趋势;各参数对司机位置处和呼吸带高度的粉尘浓度影响程度分别为α_(1)>β_(1)>d_(1)>d_(2)>α_(2)>β_(2)、d_(2)>α_(1)>d_(1)>β_(1)>β_(2)>α_(2);通过上述分析获得的连采面最佳风流参数为d_(1)=0.9m、d_(2)=1.1m、α_(1)=0°、β_(1)=1°、α_(2)=10°、β_(2)=8°。经调控后司机位置处粉尘浓度由297.09mg/m^(3)降低到134.98mg/m^(3),降低了54.57%;呼吸带高度粉尘浓度由217.35mg/m^(3)降低到86.50mg/m^(3),降低了60.20%,有效降低了巷道内粉尘浓度,实现了连采面粉尘的高效防控。

含气率对离心式航空燃油泵叶片压力脉动的影响

为研究含气率对某分流叶片式航空燃油泵叶片的压力脉动规律,基于RNG k-ε湍流模型和Euler-Euler非均相模型,应用ANSYS CFX软件对航空燃油泵在不同含气率条件下进行数值计算,分析燃油泵的气相分布和叶片压力脉动规律.研究结果表明:气相主要分布在叶片的压力面,吸力面分布较少;随着含气率的增大,气相逐渐向长短叶片吸力面发展,并扩散至叶轮流道;在长叶片前段相对位置0~0.5处,气相体积占比随含气率的增大而增大,在长叶片压力面后段(相对位置0.5~1.0处)和短叶片压力面上气相占比几乎为100%,产生气液分离,在长叶片吸力面后端和短叶片吸力面上,气相占比较少,几乎为0;通入气相会使监测点压力脉动幅值变大,但含气率继续增大会降低燃油泵叶片压力脉动幅值;长叶片的中段和短叶片前段的主导频率受含气率的影响会发生改变,由于分流式叶片的设计结构,含气率对叶片压力脉动影响主要体现在流动最为复杂的长短叶片的交界面处即短叶片的进口位置;分流叶片在改善流动的同时,也会影响相应位置的压力脉动.研究结果可为分流叶片式燃油泵设计提供一定技术参考.

可变角度新鲜风流下煤巷掘进长压短抽除尘效果数值模拟

传统的长压短抽除尘系统会在迎头处形成涡流,增加了粉尘的进一步积聚和循环。针对这一难题,提出了一种可改变压风筒出口风流角度的长压短抽除尘系统;结合王家岭12307掘进面实际,采用Fluent软件模拟压风筒出口风流角度和压抽比作用下巷道内粉尘的运移特征,得出压风筒出口风流角度及压抽比在不同耦合方式下的影响效果;研究采用非稳态DPM模拟,实现粉尘运移规律的可视化。结果表明:当压风筒出口风流角度不变时,除尘效率随压抽比增大而提高;当压抽比不变时,迎头处涡流随着压风筒出口风流角度的增加逐渐减弱;当压风筒出口风流角度为60°,压抽比为0.67时,除尘效果最佳。

综掘工作面长压短抽通风除尘技术探析

近年来,我国社会经济发展速度不断加快,社会生产和生活对煤矿资源的需求量增加,煤矿生产规模有所提高,为提升煤炭资源的采掘效率和开发效果,综掘工作面施工技术受到广泛应用,为煤矿资源的开发带来机遇。但是在综掘工作面施工过程中,长压短抽通风除尘技术的应用可能会受到诸多因素的影响出现问题,不能确保通风除尘效果。基于此,本文分析综掘工作面长压短抽通风除尘技术的特点,研究技术应用的重要意义,提出技术应用的措施,旨在为增强综掘工作面通风除尘效果提供助力。

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。

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。

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。

基于深度神经网络的多级高压提水泵故障辨识

多级高压提水泵属于复杂旋转机械,受设备自身结构影响,其故障特征频率易被强噪声淹没,且叶轮、轴承、齿轮等转子部件的故障振动信号相似度极高,导致现有故障辨识方法无法快速准确辨识其故障模式。针对上述问题,该研究提出一种改进的一维卷积长短期记忆神经网络(One-Dimensional Convolution and Long Short-Term Memory Neural Network,1D-CNN-LSTM)自适应故障辨识模型。首先通过贝叶斯优化算法获得给定模型超参数,再输入经互补集合经验模态分解降噪后的振动数据集,通过1D-CNN层自适应提取样本特征并作为LSTM层输入;利用LSTM层学习具有识别性的深层特征并训练模型,最后由输出层Softmax函数完成故障辨识与分类。多级高压提水泵试验台实测数据集对模型进行验证的结果表明:提出的1D-CNN-LSTM智慧故障辨识模型能够快速辨识关键转子部件的故障模式,且准确率可达97%,具有更好的抗噪能力和鲁棒性能,可为智慧应急供水与净水一体化系统的可靠运维技术研发奠定理论基础。

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。

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。

矿井综合防尘技术研究

针对矿井采掘工作面工作特点,提出了矿井综合防尘技术,研究出一套针对于综放工作面、综掘工作面、普掘工作面的防尘工艺,有效解决矿井采掘工作面粉尘防治问题,改善了作业条件,保证了安全生产。

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。