句海洋[1]2015年在《综采工作面喷雾降尘理论及应用研究》文中指出由于科学技术的进步，机械化采煤装备在煤矿井下得以广泛应用，但随着而来的问题是综采工作面粉尘浓度居高不下，严重威胁着煤矿井下的安全生产和职工的身心健康。随着国家对职业危害防治工作的逐步重视，对于综采工作面粉尘的防治工作以及如何降低到相关标准以下，目前仍然是矿井安全生产亟待解决的问题之一。本文利用基础理论分析、数值实验、实验测试和工程应用试验相结合的方法，系统研究综采工作面喷雾降尘理论及应用情况，形成本论文的知识结构体系。在论文完成过程中，前往现场调研、了解综采工作面布置情况，及采煤机运行过程中的粉尘浓度分布规律，将采集的数据进行进行定性、定量分析，并运用数值模拟的方法，分析综采工作面风流场分布规律及粉尘分布、迁移规律。通过对龙东煤矿7141综采工作面分析研究，结合粉尘运动理论，以7141综采工作面为物理模型，在风流—粉尘离散相的物理模型和边界条件基础上，对风流场中粉尘运移规律进行数值模拟，通过对比分析，归纳总结出综采工作面风流、粉尘浓度分布规律。由于综采工作面产尘强度大，另外采煤机自身所携带的内、外喷雾容易损坏导致喷雾降尘效果不理想，在前述研究基础上，根据综采工作面实际特点，进行针对综采工作面的粉尘防治技术设计；本文针对采煤机附近主要产尘源及粉尘扩散范围，优化设计出一种高速水射流负压降尘装置，此装置使用空气助力喷嘴，在低压水源情况下提供速度极高的水射流雾团，形成包围产尘源的水雾墙，阻止粉尘的扩散，同时由于负压场的存在进一步控尘、吸尘，并及时湿润使其沉降。
李宏峰[2]2015年在《综采工作面随动喷雾降尘系统的研究》文中进行了进一步梳理粉尘是导致煤矿爆炸主要的危险物之一,它不仅能够影响煤炭的开采效率,而且容易导致爆炸、致使工人患得肺尘病、造成机械的严重腐蚀。机械自动化水平的提高,进一步加大了综采工作面粉尘浓度的含量,为有效的提高煤矿爆炸的安全系数和综采工作面的降尘效率,改善矿井下恶劣的工作环境,设计一套综采工作面随动喷雾的降尘系统,对综采工作面主要的产尘源进行喷雾降尘处理。本文分析了综采工作面产尘源,主要有采煤机割煤产尘、液压支架移架产尘以及放煤产尘,考虑多个影响降尘效率的因素,建立液压支架喷雾降尘效率的数学模型,以最大降尘效率为目标函数,应用遗传算法与梯度下降算法结合的方式对喷嘴的相关参数进行优化；根据喷雾降尘系统的控制方法及控制点数对各硬件设备进行精确选型；系统以西门子可编程控制器作为控制核心,构建综采工作面随动喷雾降尘远程监控系统,采用模糊PID控制方法进行喷雾降尘系统的恒压供水；采用人机界面触摸屏对喷雾降尘系统的各项运行参数和设备状态进行实时显示,系统通过工业以太环网实现上位机与下位机的实时数据交互。上位机采用组态软件创建实时监测、控制界面,实现对喷雾降尘系统运行的实时远程监测、控制和实时预警,通过实验研究了综采工作面随动喷雾降尘系统。通过仿真模拟和实验研究结果表明,依据实际的工况,优化后的割煤喷雾降尘效率和移架／放煤喷雾降尘效率分别为91.85%和90.30%,使喷嘴得到有效的布置,提高系统的降尘效率；通过仿真分析,采用模糊PID控制的恒压供水系统比PID控制的恒压供水系统反应快5s,采用模糊PID控制比传统PID控制的恒压供水系统抗干扰能力提高33%以上,采用模糊PID方法更能够保证恒压供水的稳定性；经过实验调试系统得以运行,上位机可实现对喷雾降尘系统的远程状态控制、数据超限的实时预警,并且系统可保持稳定运行,随动喷雾降尘系统降尘效率能够达到90%以上,随动喷雾降尘系统提高了降尘效率和自动化程度,能够满足实际工况的要求。
李胜男[3]2016年在《综采工作面双重空气幕控尘技术数值模拟研究》文中进行了进一步梳理综采工作面是煤矿粉尘产生量最大的作业区域,采煤机割煤时局部粉尘浓度超过国家卫生标准数十倍甚至上百倍,对煤矿工人的身体健康和生命安全构成严重威胁。因此,综采工作面的粉尘防治工作已经成为目前煤矿安全生产的难题之一。通过理论分析、现场实测和数值模拟等方法研究了采煤机割煤时综采工作面的粉尘运移规律,得出风流是影响粉尘运移的主要因素,即采煤机阻碍及工作面横截面积变化造成风流扰动进而在采煤机机身上方产生涡流,致使截割粉尘被风流带入人行道。因此,本文创新性地提出应用双重空气幕改善工作面风流分布,空气幕将涡流阻隔在空气幕与煤壁之间进而阻止粉尘运移至人行道;采用混合网格方法对综采工作面几何模型进行网格划分,应用数值模拟方法对比研究了单条空气幕与双重空气幕隔尘性能,最后分析出双重空气幕最佳工作状态,主要结论如下:开启单条空气幕,综采工作面风流被空气幕分向两侧,但空气幕射流易受工作面气流而使得射流内部速度分布不均,截割粉尘通过速度低位区扩散至人行道;开启双重空气幕,近壁侧空气幕削弱远避侧空气幕对含尘气流的卷吸作用,同时能够加强采煤机上方涡流区,粉尘被限定于涡流区内难以逃逸;空气幕射流速度大于3m/s,且近壁侧空气幕射流速度等于或者略大于远壁侧空气幕射流速度,远壁侧空气幕长度比近壁侧空气幕长度至少长1.2m左右,隔尘性能较好。双重空气幕将截割粉尘控制在空气幕与煤壁之间,然后在二者之间布置一组喷雾系统,该系统能够在空气幕与煤壁之间形成一道雾化液滴帘,能够提高雾化液滴对粉尘颗粒的捕获能力进而提高喷雾降尘效率。应用数值模拟方法研究了双重空气幕作用下喷雾系统雾化性能,选定远壁侧空气幕和近壁侧空气幕长度分别为3.8m和2.6m,出口速度均为5.0m/s,通过改变喷雾参数,得出了参数变化对喷嘴雾化性能的影响规律,主要结论如下:双重空气幕将雾化液滴阻隔在空气幕与煤壁之间,提高了液滴数量密度;增大喷嘴直径,雾化液滴粒径增大,液滴分布区域增大;增大喷雾压力,雾化液滴粒径减小,液滴运动速度增大,然而空气幕阻隔效果减弱;增大雾化扩散角,雾化液滴粒径减小,液滴浓度分布均匀,但是液滴运动速度降低;在受限空间内,水质量流量一定时,改变喷嘴直径、喷雾压力及雾化扩散角对液滴参数影响有限。通过分析数值模拟结果,给出了与双重空气幕匹配的几组喷雾参数。
刘贵友[4]2013年在《双鸭山矿区综采工作面粉尘综合防治技术研究》文中研究表明双鸭山矿区是我国特大煤炭矿区之一,年产煤炭1360万吨。随着矿井高产高效建设和综采配套设备的工艺创新,工作面单产大幅度提高。综采工作面是煤矿产尘量最大的作业场所,粉尘浓度超过国家卫生标准数十倍甚至上百倍,严重的威胁井下职工的身体健康和生命安全。因此,综采工作面的粉尘防治已成为当前煤矿安全工作的重点和难题之一。本文根据相关标准和要求,对双鸭山矿区东荣二矿南二下延十八层七面综采工作面的粉尘特性、浓度和分散度进行了现场测试和实验室分析,得到了综采工作面粉尘浓度和分散度沿程分布规律和特征。建立了综采工作面粉尘分布与运移的气固两相流数学模型,给出了数学模型的边界条件和解法,采用FLUENT6.3模拟分析了割煤时粉尘运动和粉尘浓度分布规律,同时分析了工作面风速和煤尘湿润性对粉尘浓度分布的影响。根据东荣二矿南二下延十八层七面综采工作面尘源特点,提出煤层高压注水减尘联合工作面高压自动喷雾降尘的二级综合降尘技术思路。在煤层高压注水防尘机理分析和东荣二矿南二下延十八层七面综采工作面煤层注水试验的基础上,建立了高压水在煤体中渗流的数学模型,数值模拟分析了高压水在煤体中的流动规律及其对煤体的湿润效果,确定了合理的煤层高压注水压力、注水钻孔间距等工艺参数,提出并实施了煤层高压注水方案,工作面减尘率达到72.1%。分析了高压喷雾降尘的影响因素,阐述了高压喷雾降尘机理；基于单个液滴碰撞截留效率理论,建立了喷雾液滴群总捕尘效率模型；通过模型计算,系统研究了高压喷嘴直径、喷雾压力与降尘效率之间的关系,给出了东荣二矿南二下延十八层七面工作面高压喷雾降尘系统的合理压力和喷嘴直径；针对工作面尘源分布特点,设计并研发了综采工作面高压自动喷雾降尘系统和设备,并应用于现场实际,取得了81.3%的降尘效率。在双鸭山矿区叁个综采工作面实施应用了煤层高压注水减尘联合工作面高压自动喷雾降尘的二级综合降尘技术,总降尘率达到了93.3%-94.8%,实现了综采工作面粉尘的有效防治。
马骁[5]2017年在《综采工作面喷雾雾化规律与降尘技术研究》文中提出矿井粉尘是煤炭生产加工过程中的必然产物,为保障矿工健康及煤矿的安全、高效生产,就必须解决矿井人员作业区域粉尘浓度过高的问题。喷雾降尘技术是控制煤矿采掘工作面粉尘污染问题最为有效的技术途径之一,因此提高喷雾降尘效率,对煤矿安全生产具有重要的意义。本文主要采用了理论分析、实验室研究、数值模拟与现场应用等多种手段相结合的方法,主要研究内容及成果如下:研究喷嘴射流雾化及降尘机理,建立喷雾降尘数学模型,分析影响雾滴捕尘效果的主要因素。基于PDI技术利用相位多普勒激光干涉仪,优选宏观雾化特性较好的喷嘴进行喷雾雾化特性实验,并对优选喷嘴B2#的雾场雾滴粒径、雾滴速度等多种雾化特性因素的叁维空间分布变化规律进行耦合分析,得出:喷雾压力为8MPa时,距离喷嘴口 400mm-1000mm的雾场区间范围内,雾滴SMD在60μm～90μm范围内,雾滴粒径主要分布在30μm～120μm之间,雾滴轴向速度值在20m/s～30m/s之间,并进行喷雾场区间降尘实验,确定了喷雾雾场的最佳降尘区间。利用FLUENT软件,首先对定空间内喷嘴喷雾的气-雾两相流场进行了数值模拟,并在此基础上研究喷嘴在综采工作面现实工况下的降尘雾场形成效果,对采煤机外喷雾、液压支架架间喷雾等雾化降尘技术进行数值模拟,揭示综采工作面降尘雾场特征及喷雾降尘机制。结合喷嘴雾场最佳降尘区间的结论,对工作面现有的降尘技术进行优化和改进,研发了可包裹采煤机滚筒区域的新型采煤机外喷雾降尘装置,以及降尘雾场可覆盖采煤区域全断面并实现负压吸尘净化的液压支架架间喷雾引射除尘装置,并在石泉煤矿30106工作面进行了现场应用,工作面全尘与呼尘平均降尘率分别达到了 88.1%和85.0%,实现综采工作面粉尘的有效沉降。
孙文静[6]2015年在《东荣矿综采工作面二级综合防尘技术研究》文中指出综采工作面是煤矿产尘量最大的作业场所,粉尘浓度超过国家卫生标准数十倍甚至上百倍,严重的威胁井下职工的身体健康和生命安全。因此,综采工作面的粉尘防治已成为当前煤矿安全工作的重点和难题之一。本文根据相关标准和要求,对双鸭山矿区东荣矿南二下延十八层七面综采工作面的粉尘特性、浓度和分散度进行了现场测试和实验室分析,得到了综采工作面粉尘浓度和分散度沿程分布规律和特征。建立了综采工作面粉尘分布与运移的气固两相流数学模型,给出了数学模型的边界条件和解法,采用FLUENT 6.3模拟分析了割煤时粉尘运动和粉尘浓度分布规律。在煤层高压注水防尘机理分析和东荣矿南二下延十八层七面综采工作面煤层注水试验的基础上,数值模拟分析确定了合理的煤层高压注水压力、注水钻孔间距等工艺参数,提出并实施了煤层高压注水方案,工作面减尘率达到72.1%。通过模型计算,系统研究了高压喷嘴直径、喷雾压力与降尘效率之间的关系,给出了东荣矿南二下延十八层七面工作面高压喷雾降尘系统的合理压力和喷嘴直径；针对工作面尘源分布特点,设计并研发了综采工作面高压自动喷雾降尘系统和设备,并应用于现场实际,取得了81.3%的降尘效率。在双鸭山矿区叁个综采工作面实施应用了煤层高压注水减尘联合工作面高压自动喷雾降尘的二级综合降尘技术,总降尘率达到了93.3～94.8%,实现了综采工作面粉尘的有效防治。
虞潮[7]2014年在《综采工作面降尘技术的研究》文中进行了进一步梳理煤矿综采工作面是井下主要的产尘源之一，其粉尘的治理是关系到工人健康和安全生产的突出问题。本文首先对综采工作面粉尘的产生机理及目前采煤机自带的内、外喷雾降尘系统存在的问题进行分析；并以某矿14618综采工作面为研究对象，依据气固两相流理论和喷雾降尘理论，应用Solidworks软件建立了该综采工作面实体模型；进而用FLUENT软件对其风流分布和粉尘浓度分布进行了数值模拟；同时对该综采工作面粉尘浓度分布进行了现场实测。通过软件模拟和实测数据分析得出综采工作面风流分布和粉尘浓度分布规律。其次，分析了喷雾降尘的雾化机理和相关影响因素。通过喷嘴结构参数的对比分析得出采用螺旋牙型水芯喷嘴耗水量及雾化效果较优；通过对雾粒性质和粒径的分析，得出50~100um为最佳捕尘雾径范围，并给出最佳工作水压与喷嘴直径的关系。在上述研究基础上，设计了一套独立于采煤机内、外喷雾系统之外的辅助自动喷雾降尘系统，并对其软件和硬件进行了选型和说明。该系统能实现工作面的联动喷雾降尘。
吴琼[8]2007年在《综采工作面喷雾降尘机理及高效降尘喷嘴改进研究》文中认为本文通过调研发现,我国现有的喷雾降尘方法和降尘设备普遍存在的问题是降尘效率不高,呼吸性粉尘和全尘的沉降率低。主要原因是由于喷雾系统参数不尽合理,影响了喷雾降尘效果。为解决上述问题,本文通过对喷雾、喷雾降尘机理和影响喷雾降尘效果的诸多因素的研究,通过实验和对实验结果进行分析,并对各种调定参数下的雾化效果进行模拟,设计出了雾化效果更好的喷嘴来提高呼吸尘及全尘的降尘率。根据研究结果,针对清河门煤矿综采工作面现场粉尘情况,改进了该矿原使用喷雾降尘系统,取得了不错的降尘效果。
张国明[9]2010年在《基于CAN总线的综采面喷雾降尘系统的研制》文中指出粉尘是煤矿生产五大自然灾害之一,粉尘中含有灰份和挥发份,具有爆炸性,含量较高时可以导致爆炸,严重威胁着矿井的安全生产,同时也危害现场工作人员的身体健康。随着高产高效矿井采煤技术的发展,综采法的采煤效率越来越高,综采采煤在整个煤矿企业中所占的比例也越来越大,其综采工作面成为综采采煤煤矿粉尘的主要产生源。为了降低煤矿事故发生率和改善工作环境,必须采取有效的降尘措施来降低井下综采工作面的粉尘浓度。综采工作面粉尘一般产生于叁个环节,即采煤、移架和放煤过程中。本文分析了采煤、移架和放煤等工艺过程。采煤时,喷雾要跟随采煤机的移动而动;移架时,喷雾要针对移架位置喷雾;放煤时,须在支架前后同时喷雾。又研究了喷雾降尘系统的原理与控制方法。提出了具有针对性的喷雾降尘控制系统。设计了一个基于CAN总线的综采面喷雾降尘控制系统。此系统可以分别实现对采煤机、移架和放煤的自动定位。可以通过CAN总线网络实现远程控制。本控制系统中包含主控制器模块和喷雾控制器模块,主控制接收各喷雾控制器检测到的采煤机采煤位置、移架和放煤位置信号,并根据这些信号向各控制器发出喷雾控制命令,以及喷雾模式设置,实时显示综采面工作状态的功能。喷雾控制器主要功能是:实时检测采煤机采煤位置、移架和放煤位置信号,通过CAN网将这些信号上传给主控机,并接收主控机发出的控制喷雾指令,并根据指令实现不同形式的喷雾。其中主控制器采用ARM系列微处理器,喷雾控制器采用51系列单片机,CAN总线通信接口采用总线控制器SJA1000和总线驱动器82C250。通过实验室的实验,喷雾控制器实现了采煤机位置、移架和放煤位置信号的监测和不同模式的喷雾输出。主控制器实现了接收各喷雾控制器上传的采煤机采煤位置、移架和放煤位置的信号,以及LCD的实时显示。并实现了网络通信。实验结果表明设计是合理的。
梁彤[10]2003年在《综采工作面喷雾降尘技术研究》文中认为井下粉尘对人体有严重的危害，对正常生产存在巨大的威胁，而综采工作面的产尘量在各个产尘点所占的比例最高，所以如何提高综采工作面粉尘的降尘率问题受到了极大的关注。 本文在分析产尘点具体问题的基础上，研究了喷雾降尘的机理，提出了决定呼吸尘及全尘降尘效率主要参数，在对各个参数进行分别探讨之后，根据雾化效果参数和系统参数之间关系对参数进行匹配，并对各设计参数的雾化效果进行了模拟；设计、改进了喷雾降尘系统的主要机构——喷嘴；对喷嘴的雾化性能进行研究；也探讨了喷雾降尘系统的两相流作用的问题。 本文对综采工作面喷雾降尘系统的主要参数进行了确定。 研究方法采用了理论与实验相结合的方法。对所设计的喷嘴的几个主要雾流参数(速度、体积)进行了试验测定，对实验结果进行了分析；对风流和雾流两相之间的作用规律进行了试验和数据处理，找出了两者之间作用的函数关系。 经过理论和现场使用表明，综采工作面的喷雾降尘系统设计比较合理，取得了预期的降尘效果，大大提高了呼吸性尘和全尘的降尘率，具有较好的推广价值。
参考文献：
[1]. 综采工作面喷雾降尘理论及应用研究[D]. 句海洋. 华北科技学院. 2015
[2]. 综采工作面随动喷雾降尘系统的研究[D]. 李宏峰. 辽宁工程技术大学. 2015
[3]. 综采工作面双重空气幕控尘技术数值模拟研究[D]. 李胜男. 安徽工业大学. 2016
[4]. 双鸭山矿区综采工作面粉尘综合防治技术研究[D]. 刘贵友. 辽宁工程技术大学. 2013
[5]. 综采工作面喷雾雾化规律与降尘技术研究[D]. 马骁. 山东科技大学. 2017
[6]. 东荣矿综采工作面二级综合防尘技术研究[D]. 孙文静. 辽宁工程技术大学. 2015
[7]. 综采工作面降尘技术的研究[D]. 虞潮. 西安科技大学. 2014
[8]. 综采工作面喷雾降尘机理及高效降尘喷嘴改进研究[D]. 吴琼. 辽宁工程技术大学. 2007
[9]. 基于CAN总线的综采面喷雾降尘系统的研制[D]. 张国明. 西安科技大学. 2010
[10]. 综采工作面喷雾降尘技术研究[D]. 梁彤. 太原理工大学. 2003
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