胶带输送巷道粉尘浓度分布的数值模拟及实验研究

为了改善胶带输送巷道粉尘浓度超标的现状，探索影响粉尘浓度分布的主要因素，根据相似原理，结合气固两相流的运动方程，导出了模拟胶带输送巷道粉尘运动的相似准则数，建立了胶带输送巷道相似模型，运用计算流体力学的 Fluent 软件对胶带输送巷道相似模型粉尘浓度分布进行数值模拟，并与相似实验数据对比分析，模拟结果与实验数据基本吻合.研究结果表明，巷道平均风速及胶带运行速度是影响粉尘浓度分布的两大主要因素.巷道平均风速为0.15~0.60 m·s^-1时，风速越大，粉尘浓度越低.胶带运行速度为1~2.5 m·s^-1时，运行速度越大，粉尘浓度越高.

胶带输送巷道粉尘分布及其影响因素的实验研究

根据相似原理,结合气固两相流的运动方程,导出了模拟胶带输送巷道粉尘运动的相似准则数,以西石门铁矿11/96胶带斜井为原型,建立了胶带输送巷道相似模型,并对粉尘分布进行了实验研究。研究结果表明:巷道模型内粉尘浓度沿程先逐步上升至一个最大值,后逐步缓慢降低。巷道风流方向、巷道平均风速、胶带运行速度、矿石含水率、放料速度及放料高度等是影响胶带输送巷道粉尘浓度分布的6个主要因素。巷道平均风速越大,带式输送机顺风运行且运行速度越小,粉尘浓度越低;矿石含水率越高,粉尘浓度越低,且矿石含水率达到3.09%后,粉尘浓度基本不再降低;放料速度越快,放料高度越高,粉尘浓度越大。

露天矿潜孔钻机泡沫发生器及其流量特性的实验研究

为了解决露天矿潜孔钻机粉尘浓度严重超标的问题,改善干式捕尘器应用效果差、湿式凿岩用水量大的现状,针对潜孔钻机的产尘特点,设计出一种适用于潜孔钻机的泡沫发生器。通过理论计算及数值分析,确定了泡沫发生器的基本尺寸及发泡参数,掌握了其内部气液流场的分布特点。通过泡沫发生器的流量特性实验可知:液体流量及气体流量越大、发泡网目数越小、发泡剂浓度越高,泡沫流量越大。当液体流量为18 L/min、气体流量为30 m3/h时,使用发泡网1及浓度为1.5%的配方3,泡沫流量达到最大值515 L/min。整体来看,泡沫除尘后采场平均降尘率高达90%以上。

破碎硐室粉尘质量浓度分布规律的实验研究

为了解决破碎硐室粉尘质量浓度超标的问题,获取通风除尘设计的合理参数,根据相似原理,结合气固两相流的运动方程,导出了模拟破碎硐室粉尘运动的相似准则数,以西石门铁矿27#破碎硐室为原型,建立了破碎硐室相似模型,并对粉尘质量浓度分布规律进行了实验研究.研究结果表明:粉尘质量浓度在破碎机下料口附近区域内达到最大值,并以该区域为中心径向逐步降低.入口风速越大,矿石含水率越高,粉尘质量浓度越低,且当矿石含水率达到3.02%后,粉尘质量浓度基本不再降低;安装抽风除尘系统后,粉尘质量浓度基本保持在2 mg/m3以内,平均除尘率高达90%以上.

破碎硐室粉尘质量浓度分布的数值模拟及实验

为了改善破碎硐室粉尘质量浓度超标的现状,获取合理的通风除尘参数,根据相似原理,结合气固两相流的运动方程,导出了模拟破碎硐室粉尘运动的相似准则数,建立了破碎硐室相似模型,运用Fluent软件对破碎硐室相似模型粉尘质量浓度分布进行数值模拟,并与相似实验数据对比分析,模拟结果与实验数据基本吻合.研究结果表明：捕捉壁面条件下粉尘质量浓度较之反弹壁面要低;入口风速为0.2~0.5 m/s时,粉尘质量浓度随风速的增大逐步降低.安装抽风除尘系统后,粉尘质量浓度基本保持在2 mg/m3以内,平均除尘率高达90%以上.

降低爆破烟尘的降尘剂配方的实验研究

针对爆破烟尘的成分,采用了多种基料和表面活性剂来降低烟尘中的粉尘成分,同时还采用了相应的添加剂来降低爆破时所产生的有毒有害气体的含量。以润湿高度和表面张力为实验指标,运用对比实验的方法确定最佳基料和表面活性剂,并且研究添加剂对其性能的影响。实验结果表明:氯化钠为最佳基料,十二烷基苯磺酸钠为最佳表面活性剂,作为添加剂的硫酸铜和氯化铵对表面活性剂和基料的性能几乎没有影响。因此,爆破时在水袋中添加此降尘剂会有效地降低烟尘浓度。

露天矿潜孔钻机泡沫除尘发泡剂配方的实验研究

为了解决露天矿潜孔钻机粉尘浓度严重超标的问题,改善干式捕尘器、湿式凿岩除尘效率低、应用效果差的现状,采用改进ROSS-Miles法进行发泡剂性能评价实验,研制出一种发泡性能好且适用于露天矿潜孔钻机泡沫除尘的发泡剂配方。通过单一发泡剂实验,分别以液流停止后0和5 min时的泡沫体积表示发泡剂的发泡能力和泡沫稳定性,优选出发泡性能优良的3种发泡剂进行两两复配,同时加入稳泡剂及无机盐,以增强发泡剂的稳泡效果及发泡能力,最终确定了发泡剂的最佳配方为:C(A)=0.5%,C(B)=1.0%,C(G)=0.3%,C(NaCl)=0.5×10~4mg/L。通过工业性试验发现,使用泡沫除尘后采场空间粉尘浓度大幅度降低,平均降尘率高达90%以上。

基于梯度分析法的工矿商贸安全生产与宏观经济关系研究

为探究工矿商贸安全生产指标与宏观经济的关系,采用梯度分析法对我国最近15a的33个社会经济指标和4个工矿商贸安全生产指标进行分析。在传统变化率的基础上,进行数据的基准关联及关联转换处理,将年变化率转化为无量纲的权重值,得出社会经济指标对整个工矿商贸安全生产影响程度的权重排序。结果表明:工矿商贸行业内部的安全生产指标之间有一定关联,而且指标受社会经济指标的影响是基本一致的;影响我国工矿商贸安全生产的社会经济指标主要有社会结构指标、社会稳定指标和生活质量指标。

基于超宽带定位的掘进机姿态监测仿真与实验研究

考虑到目前煤矿井下掘进机姿态监测与定向装置自动化程度低,测量精度低等问题,对一种基于UWB定位技术的掘进机姿态测量方法进行研究,该方法通过跟随掘进机同步移动的测量装置实现掘进机与测量装置在巷道内交替进行姿态监测。通过Matlab仿真软件和实验方法对姿态测量技术进行实例分析,结果验证该方法的可行性。研究结果表明:增加基站与标签距离会降低姿态测量精度,因此需要合理设置掘进机与测量装置的间距;增加标签与标签距离会提高姿态测量精度,因此需要合理设置标签的安装位置;标签Z轴的测量精度较低,会影响姿态测量的精度,可通过融合多种测量技术的办法来提高掘进机姿态测量的精度。

气水喷嘴雾化特性实验研究

为研究不同类型气水喷嘴的雾化效果及气体流量和水流量对雾化效果的影响,基于实验室自行设计的气水喷雾实验系统,利用JL-3000型激光粒度分析仪及电磁流量计和转子流量计对气水喷嘴流量特性及最佳工况条件进行了实验研究。采用origin软件对数据进行分析得到雾化粒径及雾滴相对尺寸ΔS随气体流量及水流量的变化曲线,并以此衡量喷嘴的雾化效果。利用喷雾学、流体力学及多相流等理论对实验现象进行分析并得到喷嘴的最佳工况条件。实验结果表明:当水流量一定时,随着气体流量的增加,雾滴粒径减小速度由快变慢。当气体流量为80 L/min时,水流量为5 L/h即气液比为960时干雾喷嘴雾化效果最好,扇形喷嘴和锥形喷嘴气水流量分别为100 L/min,5 L/h和140 L/min,5 L/h,即气液比分别为1 200和1 680时其雾化效果最好。通过对比最佳雾化效果发现干雾喷嘴的雾滴粒径及雾滴相对尺寸最小,可以达到更好的雾化效果和经济效益。

固体废弃物矿山充填多层次封闭技术研究

针对矿山采空区充填固废的封闭问题,通过理论分析、现场调研等方法,对深井固废多层次封闭技术进行了研究,得到以下主要结论:固废深井封存包含固废隔离、长期封闭和固废稳定三方面,确保固废深地质处置达到稳定状态,封存年限为20年以上;建立了固废矿山充填多层次封闭技术体系,包括区域封存、表面封闭、充填体封闭和通道封闭4个层次的封闭结构。对试验矿进行了固废矿山充填多层次封闭技术体系的初步设计,为后期封闭工作的实施提供了理论基础。

煤巷掘进过程中粉尘浓度分布规律的数值模拟

为了掌握粉尘的分布规律,根据气固两相流理论,针对矿井掘进工作面的特点,采用计算流体力学的离散相模型(DPM)对压入式通风掘进巷道中粉尘浓度进行了数值模拟.由此总结出压入式通风掘进巷道中全尘和呼吸性粉尘浓度都是在工作面附近区域较大,然后沿程逐渐减小,并比较发现,抽出式通风的除尘效果要好于压入式通风.

胶带输送巷道粉尘运动规律的数值模拟

为解决胶带输送巷道粉尘浓度高的问题,获取通风除尘设计的合理参数,改善作业环境,以西石门铁矿提升车间系统11/96胶带输送斜井为研究背景,依据气固两相流理论,运用Fluent软件对胶带输送巷道粉尘运动规律进行数值模拟,并与现场实际的粉尘浓度分布情况进行对比分析,模拟结果与实测数据基本一致。研究结果表明,壁面条件、胶带输送速度及巷道风速是影响胶带输送巷道粉尘浓度的3个重要因素。在通风除尘设计中,最优排尘风速以3 m/s最为合适,粉尘浓度保持在4 mg/m3以内。同时,保持墙面润湿、减小胶带输送速度也能在一定程度上提高降尘效果。

气水喷嘴雾化特征与降尘效果分析

为提高气水喷嘴在煤矿井下高浓度粉尘作业场所的喷雾降尘效率,通过实验研究了气水喷嘴的雾化特性参数,得出了雾滴平均直径与气、水流量的变化规律;以煤矿综掘工作面气水喷雾降尘过程为研究对象,建立了相应的数学模型,推导出了气水喷嘴降尘效率的关系式,采用Matlab软件绘制了降尘效率曲线.研究表明:水流量一定时,气体流量越大降尘效率越大;气体流量一定时,降尘效率随水流量的增大先增大后减小;粉尘粒径越大,喷雾雾滴有效作用距离越长,粉尘越容易被沉降;要使气水喷嘴的降尘效率达到80%以上,气体流量必须大于150×10^(-5)m^3/s,最佳的气水流量比范围为100~150.依据工作面粉尘的粒径分布和降尘效率要求,参照相关曲线选择最佳的气水流量,可以达到更好的降尘效果和经济效益.

破碎硐室粉尘浓度空间分布规律的数值模拟

为了掌握破碎硐室内粉尘浓度的空间分布规律,获取通风除尘设计的合理参数,以西石门铁矿提升车间系统27号破碎硐室为研究背景,依据气固两相流理论,运用计算流体力学的离散相模型(DPM)对破碎硐室粉尘浓度进行数值模拟,并与现场实测的粉尘浓度分布情况进行对比分析,模拟结果与实测数据基本吻合。研究结果表明:硐室空间内破碎机及给矿机附近区域粉尘浓度较大,并以破碎机及给矿机为中心径向逐步降低;捕捉壁面条件下粉尘浓度较之反弹壁面要低;当27/40斜坡道进风,且风速为1 m/s时,硐室空间内粉尘沉降效果较好;安装抽风除尘系统除尘率能达到90%以上,硐室大部分空间粉尘浓度保持在2 mg/m3以内。

尾砂充填料浆流变性能模型与试验研究

以地下矿山尾砂充填料为研究对象,试验研究与理论分析相结合的方法,利用R/S+流变仪和岩石力学试验机对充填料浆的流变性能进行试验研究.引入Papanastasiou黏塑性流体模型来表征尾砂充填料浆的黏度和切应力变化过程.研究结果表明:该黏塑性流体模型预测的结果和试验结果相吻合,因此可用于理论分析计算;得到不同的压力增长指数下切应力-切变速率曲线;尾砂充填料浆的黏度和屈服应力随料浆质量分数的增加而增大;同一质量分数下,胶结尾砂的黏度和屈服应力比全尾砂大.通过对充填料浆流变性能的研究,为矿山充填设计提供了理论和实验依据.

露天矿潜孔打钻粉尘浓度分布规律数值模拟

根据气固两相流原理建立潜孔打钻三维几何模型,利用Fluent模拟不同边界条件下打钻时粉尘浓度的分布规律,并与现场实测数据比较,模拟结果与实测数据基本一致.研究表明,粉尘浓度在孔口水平取得最大值,沿自然风流方向渐减,且在钻机侧面及后部有粉尘积聚现象;钻具转速对粉尘浓度影响不明显;当钻孔深度为10m、风速为1.4m/s及工作风压为0.98MPa时,粉尘浓度最小;捕捉壁面条件下粉尘浓度较反弹壁面低许多.针对潜孔打钻产尘的特点,建议在钻孔位置采取湿式除尘效果更佳.

岩巷综掘工作面通风除尘系统的数值模拟

为了解决岩巷综掘工作面粉尘质量浓度超标的问题,对比分析已制定的通风除尘系统布置方案,以薛村矿南翼皮带运输巷为背景,依据气固两相流理论,运用计算流体力学的离散相模型(DPM)对岩巷综掘工作面通风除尘系统进行数值模拟,并与现场实测数据进行对比分析,模拟结果与实测数据基本一致.研究表明:粉尘颗粒自尘源产生后,纵向随风流方向运动,横向随机扩散;掘进巷道内粉尘质量浓度沿程先急剧上升至最大值,后逐步缓慢降低;通风除尘系统布置方案中,降尘效果按优劣排序为二者同时安装、安装附壁风筒、安装除尘器、压入式通风.根据现场实测数据,以压入式通风条件为基准,安装附壁风筒、安装除尘器及二者同时安装条件下平均除尘率分别为49.4%、67.1%及86.2%.

巷道型采场爆破粉尘质量浓度分布及变化规律的数值模拟

为掌握采场爆破作业时粉尘质量浓度的分布及变化规律,获取通风除尘设计的合理参数,以李楼铁矿-200m水平44号采场为研究背景,依据气固两相流理论,运用Fluent软件对巷道型采场爆破粉尘质量浓度分布规律进行数值模拟,并与现场实测数据进行对比分析。研究结果表明:模拟结果与实测数据基本一致。在采场进路断面方向,粉尘质量浓度呈由左至右、由下至上降低的分布规律;在轴线方向,粉尘质量浓度呈中间高,两侧低的分布态势;当联络巷风速为2m/s时,采场空间内粉尘沉降及排出效果较好;此外,还可通过加强壁面洒水及安装压入式通风等措施改善粉尘的沉降及排出效果。

煤矿磁化水喷雾降尘机理及试验研究

为了探究磁化水喷雾对采掘工作面粉尘的降尘效果,通过试验测定了新型磁水器磁化处理后水的表面张力、动力黏度以及对粉尘的润湿性,并建立了掘进巷道相似模型,研究了不同参数下磁化水的降尘效果。结果表明:磁化处理后水的表面张力、动力黏度均有所降低,磁水器距离出水口越近,磁化水的表面张力和动力黏度降低越大,磁化效果越好;磁化水对粉尘的润湿性优于非磁化水,降尘率较非磁化水也有较大程度提高,试验结果表明,磁感应强度170 mT、水压2 MPa条件为磁化水降尘的最佳条件,其降尘率比非磁化水提高了16.36%。