综掘工作面粉尘控制数值模拟与应用研究

发布时间：2017-04-20 18:01

  本文关键词：综掘工作面粉尘控制数值模拟与应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为煤矿井下的主要灾害之一,粉尘可以导致尘肺病,弥散在井下空间中会极大地恶化井下工人的工作条件,一定条件下甚至会引起煤尘爆炸,严重威胁井下安全。煤矿综掘工作面粉尘浓度高、呼吸性粉尘比重大,致病性表现尤为突出。目前的单一除尘技术在实践中存在不足,除尘效率远不能满足安全生产的需求。在现有基础上,结合陈四楼21007综掘工作面现场实际,对综掘工作面的粉尘产生机理及逸散规律进行分析,设计了新型气水喷雾喷嘴和安装模块,采用了加入附壁风筒的长压短抽通风除尘系统,并进行工业性试验。论文分析了掘进面的产尘机理特性,并依据21007综掘工作面的实际情况,结合CFD技术,模拟分析了在压入式通风条件下粉尘的运移特性;根据分析结果设计了与自激式水浴水膜除尘器配套并加入附壁风筒的长压短抽通风除尘系统,通过模拟对比分析了不同条件下掘进面迎头粉尘的逸散特性和分布规律,确定了最佳的吸尘口位置在距截割头3 m处,为降尘技术和设备的选择和实施提供了理论支持;同时结合现场需要,为适应井下综掘工作面水压、气压较低的情况,减少用水量、提高喷雾效果,对气水喷雾喷嘴进行了优化设计,提出并设计了最佳的喷雾模块的安装与布置方式。在21007掘进面构建了综合除尘系统,并进行了工业性实验。实测结果表明,在长压短抽式通风系统中加入附壁风筒后,有效改善了迎头风流场,改变了残余粉尘的空间分布,提高了除尘器对粉尘的捕捉效率。司机处全尘及呼吸性粉尘浓度分别降为63.5mg/m3和49mg/m3,综合降尘效率达到87%以上,极大地降低了粉尘浓度,取得了显著效果。
【关键词】：综掘工作面 粉尘 数值模拟 湿式除尘 附壁风筒
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD714.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究意义10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 综掘工作面粉尘运移规律国内外研究概况10-11
• 1.2.2 综掘工作面除尘技术国内外研究概况11-13
• 1.3 研究内容、方法及技术路线13-15
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 研究方法及技术路线13-15
• 第二章 综掘工作面产尘特性与现状分析15-21
• 2.1 综掘工作面产尘机理及影响因素15-16
• 2.1.1 综掘工作面产尘机理15-16
• 2.1.2 综掘工作面产尘的影响因素16
• 2.2 陈四楼矿21007综掘工作面粉尘防治现状16-20
• 2.2.1 陈四楼矿21007皮带顺槽综掘工作面概况16-17
• 2.2.2 综掘工作面粉尘浓度测定与结果分析17-19
• 2.2.3 综掘工作面粉尘防治现状分析19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第三章 综掘工作面粉尘空间分布规律数值模拟研究21-37
• 3.1 粉尘运动模拟的数学模型21-23
• 3.1.1 气体运动的数学模型21-22
• 3.1.2 离散相运动的数学模型22-23
• 3.2 几何模型建立及网格划分23-24
• 3.3 数值模拟参数设定24-26
• 3.3.1 模型参数及边界条件24-26
• 3.3.2 除尘器抽风量确定26
• 3.4 无除尘设备时的模拟结果及分析26-30
• 3.4.1 掘进巷道内风流流场分布规律26-27
• 3.4.2 掘进巷道粉尘浓度分布规律27-28
• 3.4.3 掘进巷道内粉尘浓度沿程分布规律28-30
• 3.5 安装除尘器后的模拟结果及分析30-33
• 3.5.1 掘进巷道内风流流场分布规律30
• 3.5.2 掘进巷道内粉尘浓度分布规律30-31
• 3.5.3 掘进巷道内粉尘浓度沿程分布规律31-33
• 3.6 安装附壁风筒及除尘器后的模拟结果及分析33-36
• 3.6.1 掘进巷道内风流流场分布规律33
• 3.6.2 掘进巷道内粉尘浓度分布规律33-35
• 3.6.3 掘进巷道内粉尘浓度沿程分布规律35-36
• 3.7 本章小结36-37
• 第四章 综掘工作面高效除尘系统设计37-51
• 4.1 通风参数确定37-38
• 4.2 井下除尘器的选择与设计38-42
• 4.2.1 除尘器的选择38
• 4.2.2 自激式水浴水膜除尘器的结构与除尘机理38-39
• 4.2.3 除尘器脱水机理39-42
• 4.3 附壁风筒辅助控尘措施42-44
• 4.3.1 附壁风筒辅助控尘机理42-43
• 4.3.2 附壁风筒优化设计43-44
• 4.4 气水雾化降尘技术44-50
• 4.4.1 喷雾除尘机理研究45
• 4.4.2 气水雾化机理及影响因素45-47
• 4.4.3 气水喷嘴流量特性研究47-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 现场应用效果分析51-57
• 5.1 综合降尘技术现场实施51-52
• 5.2 综合降尘技术效果浓度测定与分析52-56
• 5.2.1 不同条件下粉尘浓度测定与分析52-54
• 5.2.2 不同条件下降尘率对比分析54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 第六章 结论与展望57-59
• 6.1 结论57
• 6.2 创新点57-58
• 6.3 展望58-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士期间主要成果63-64
• 致谢64

【参考文献】

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1 施国华;马威;张建斌;魏衍栋;刘勇;;综掘工作面粉尘运移规律及其控降尘技术研究[J];矿业安全与环保;2013年03期

  本文关键词：综掘工作面粉尘控制数值模拟与应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：319210