煤矿采煤作业粉尘检测及喷雾降尘技术研究

发布时间：2020-03-28 14:14

【摘要】：随着煤矿开采深度的增加,开采规模以及机械化程度的大大提高,大功率、高性能的自动化采煤设备普遍使用,使得煤矿井下多个作业环节产尘量也随之加大,严重影响着煤矿的正常开采以及矿工的身体健康。本文在现场调研和统计分析的基础上采用理论分析、数值模拟的方法,分析采煤工作面粉尘危害程度,掌握粉尘分布规律,研究回风巷及运输巷防尘水幕的降尘效果,从而为煤矿采煤工作面粉尘防治提供科学建议。采用个体采样与定点采样方法检测陕西省不同矿区20个煤矿采煤作业矿工粉尘接触水平,检测结果表明采煤机司机等五类工种接触粉尘浓度严重超标,分析了不同岗位粉尘浓度超标原因;对粉尘浓度超标严重的神木汇兴煤矿做重点研究,该矿14201综采工作面采煤机司机、刮板司机、移架工、转载机司机、端头支护工接触粉尘浓度超标,14201综采工作面及其回风巷粉尘防治效果较差。应用FLUENT软件模拟了回风巷防尘水幕未开启以及喷嘴与竖直方向倾角为0°、5°、10°、15°五种状态时的粉尘浓度分布。通过对比分析得出喷雾角度与竖直方向倾角为10°时粉尘沉降效果最好,在第二道防尘水幕之后粉尘浓度降到8 mg/m3以下;模拟运输巷防尘水幕降尘效果发现,从巷道底部上喷出来的水幕对巷道1.5 m高度以下粉尘的沉降效果尤为明显,粉尘浓度降至10 mg/m3以下。优化了矿井回风巷自动喷雾防尘水幕,确定了喷雾头向巷道内喷洒防尘用水的最佳角度;设计了喷雾降尘湿润剂复配用智能水箱,可实时监测水箱内液位高低和液体浓度,实现回风巷粉尘防治的目的;建议在运输巷10 m范围内同时安设两道从巷道底部向上喷水的自动喷雾防尘水幕提高运输巷粉尘沉降效率。
【图文】：

（2）将粉尘粒子视为单分子圆形光滑固体颗粒，且颗粒之间没有粘附作用。根据对粉尘粒径分布的测试分析结论来设定粉尘颗粒的粒径。忽略粉尘之间的碰撞作用，不考虑颗粒的旋转，忽略旋转产生的升力。不计颗粒的局部压力，气体的局部压力等于混合流的局部压力。不计颗粒料的聚集作用，但是在冲击力的作用下，颗粒能粘附在物体的表壁上。（3）视温度场为定常等温场。巷道流场边界和流体内部无热源，空气变化不大，可忽略热交换，把温度场看做定常等温场。（4）视气流为定常流动。截取巷道一定长度作为研究，在巷道入口处给定粉尘源浓度和入口风速，并且风量不随时间变化。因此假定气流流动为定常流动。（5）将巷道视为规则长方体结构。将整个回风巷简化为一个长方体，计算区域长度 63 米，其几何尺寸为：长×宽×高=53m×3.5m×2.5m，如图 4.1。回风巷道中研究两道自动喷雾降尘水幕，第一道水幕设于距入风口 3 米处，第二道水幕设于距入风口 53 米处，每道水幕顶部设 5 个喷嘴，各喷嘴之间间隔 0.58 米；两侧各设一个喷嘴，距巷道顶端 1 米，距底部 1.5 米，喷雾压力 2MPa，入口风速 1.5m/s，粉尘源浓度 1000mg/m3。

（2）将粉尘粒子视为单分子圆形光滑固体颗粒，且颗粒之间没有粘附作用。根据对粉尘粒径分布的测试分析结论来设定粉尘颗粒的粒径。忽略粉尘之间的碰撞作用，不考虑颗粒的旋转，忽略旋转产生的升力。不计颗粒的局部压力，气体的局部压力等于混合流的局部压力。不计颗粒料的聚集作用，但是在冲击力的作用下，颗粒能粘附在物体的表壁上。（3）视温度场为定常等温场。巷道流场边界和流体内部无热源，空气变化不大，可忽略热交换，把温度场看做定常等温场。（4）视气流为定常流动。截取巷道一定长度作为研究，在巷道入口处给定粉尘源浓度和入口风速，并且风量不随时间变化。因此假定气流流动为定常流动。（5）将巷道视为规则长方体结构。将整个回风巷简化为一个长方体，计算区域长度 63 米，其几何尺寸为：长×宽×高=53m×3.5m×2.5m，如图 4.1。回风巷道中研究两道自动喷雾降尘水幕，第一道水幕设于距入风口 3 米处，第二道水幕设于距入风口 53 米处，，每道水幕顶部设 5 个喷嘴，各喷嘴之间间隔 0.58 米；两侧各设一个喷嘴，距巷道顶端 1 米，距底部 1.5 米，喷雾压力 2MPa，入口风速 1.5m/s，粉尘源浓度 1000mg/m3。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD714.4

【参考文献】

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本文编号：2604561