大采高综采面呼吸尘分布时空演化规律研究

发布时间：2020-06-25 04:28

【摘要】：近些年兴起的大采高综采技术是煤炭开采领域的重要发展方向,主要应用于我国的西部矿区。大采高综采工作面具有生产效率高、回采率高、工艺流程简单、经济效益高等突出优点,同时,大采高综采面的粉尘问题未能得到有效的解决。目前,大采高综采面的防尘措施都是基于普通采高发展起来的,但由于大采高综采面风流分布规律不清,往往达不到理想的降尘效果。因此,通过研究大采高综采面呼吸尘分布的时空演化规律,为其后续的粉尘治理技术研究奠定基础,为大采高综采面防尘成套设备的研发提供依据,具有重要的实用意义。论文以补连塔煤矿8m大采高综采面为工程背景,通过实验研究了综采面煤体的产尘情况,比较了不同能量、含水率对产尘的影响;通过数值模拟得到了综采面风速及呼吸尘的分布规律,并在改变入口风速、采高等条件下讨论了风速及呼尘的分布特征;最后通过现场实测的方法来验证模拟的结果,论文的主要研究成果如下:(1)通过煤体产尘实验发现,在90J外力功范围内,产尘量与能量正相关,每增加10J能量,产尘量增加0.1g。当含水率超过3.0%时,总尘的平均产尘率减少0.6%,呼尘占总尘的比例基本处于2%左右。(2)在采煤机及其上下风侧,风速表现为初始区--变化区--稳定区的分布规律,顺风割煤时,高风速分布区的偏移量更大。不同入口风速条件下,人行道平均风速为入口风速的1.26~1.31倍,该倍数随入口风速增大而增大;不同采高条件下,采煤机后滚筒位置风速最大,为入口风速的1.8~2.2倍,该倍数随采高增大而减小。(3)割煤时,呼尘对人行道污染程度较小,在机身位置横向扩散不明显;移架时,呼尘对人行道污染程度大,且沿程不易沉降。增大入口风速,人行道最大呼尘浓度降低为原来的0.7~0.9倍;随着采高的增加,人行道高浓度呼尘更多分布在中、顶部;增加挡尘板后,呼吸带呼尘浓度减少了50%以上;含水率增大后,中部呼尘浓度首先得到了稀释。(4)通过实测,对比验证了数值模拟的结果。风速上,二者在沿程的变化趋势上一致,模拟的变化区作用距离较长,顺风割煤时到采煤机下风侧30m,实测范围只有20m;在变化区内,模拟风速偏大于实测值,最大风速高出约30%。呼尘浓度分布上,二者比较吻合,采煤机机身中央及其下风侧10m内为高污染区,沿程为减小的趋势,底部浓度较小,处于50mg/m~3的水平。
【学位授予单位】：煤炭科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD714.3
【图文】：

尘肺病,发病情况

第 1 章绪论我国最主要的职业病[19]，截至 2017 年，全国累计职业病患者 95 万余例，其中肺病患者 85 万余例，占比约 90%，而在尘肺患者中，煤工尘肺和矽肺又占据绝大部分，加上未经确诊的病人，实际数量可能远远不止已统计的数字。自010 年以来，我国尘肺病发病数明显上升，2011 年~2017 年我国尘肺病发病人情况如图 1.1 所示。按此趋势，未来几年尘肺病发病数仍居高不下，在煤矿行，尘肺病依旧是井下工人健康最大的威胁。研究大采高综采面呼吸尘分布的时演化规律，对工作面防尘工作的开展具有指导意义，基于呼尘分布的时空演化律，确定控尘装置及除尘设备的合理位置，或者提出控尘及除尘的新方法，从降低工作面呼尘浓度，改善接尘人员的工作环境。

技术路线图,呼吸尘,时空演化规律,现场实测

根据综采面的实际尺寸，建立 1:1 大小的几何模型，对大采高综采面风速及呼吸尘时空分布特征及规律进行模拟，借助分布云图、运动轨迹等方式来反映时空分布特征，分析在时间上以及在空间上的演化规律，并研究入口风速、采高等不同因素的影响。（4）现场实测在综采面布置测点，测定不同位置的风速及粉尘浓度，将现场实测结果与数值模拟结果对比，验证数值模拟的拟合性，对数据进行分析处理得到呼吸尘分布的时空演化规律。1.3.2 研究方法论文主要采用实验、数值模拟与现场实测相结合的方法，通过实验研究工作面煤体产尘特点，通过数值模拟研究不同因素对风速及呼尘分布的影响，通过现场实测分析呼尘分布的时空演化规律，研究的技术路线如图 1.2 所示。

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