综掘工作面粉尘运移规律与风幕控尘除尘技术研究
发布时间：2021-01-20 07:16
综掘工作面粉尘治理难度大,特别是截割普氏系数高、含水率低的半煤岩断面时,迎头面及巷道粉尘浓度超标问题严重威胁着井下作业人员的健康与安全。本文以陕西省玉华煤矿2410综掘工作面为研究对象,通过现场测量与仿真分析,研究了两种通风方式下综掘面风流场和粉尘场的分布规律及工况参数变化对除尘效果的影响。针对综掘面粉尘严重超标问题,本文提出了利用风幕控尘结合压、抽（用除尘风机）组合式通风的除尘系统方案,并讨论了该系统参数间的配置关系。本文的主要工作如下:（1）进行综掘工作面现场调研与数据测量工作,对综掘面测点风速、粉尘浓度及粉尘粒径进行了统计整理,用最小二乘法计算了粉尘分散度并通过MATLAB进行了拟合验证,为仿真分析提供建模参数和验证数据。（2）根据综掘面设备布置情况建立了三维几何模型;依据气-固两相流理论,运用Fluent软件对综掘工作面在单一压入式通风方式工况下的风流场、粉尘场进行数值模拟并对比实测数据验证仿真模型的有效性。（3）分析了单一压入式与压、抽（用除尘风机）组合式两种通风方式下该综掘面风流场与粉尘场的分布情况以及局部通风机压风口位置变化对压、抽（用除尘风机）组合式通风方式下风流场和粉...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
410综掘工作面设计平面图
2综掘工作面概况与数据测量研究9表2.12410综掘工作面掘进地质情况序号项目地质情况1煤（岩）层赋存特征煤层：工作面由外向里0～800m，煤厚6～4m；800～1200m，煤厚4～9m；1200～2000m，煤厚5～9m。背斜轴部一般较薄，向斜轴部一般较厚。煤层结构中等，埋深524.23～748.4m，工作面里段煤层埋藏深，一般埋深606.2m。老顶：局部老顶中含砾石。厚7.37～17.9m，一般厚度12.9m，硬度5～7级，属于中等稳定顶板。老顶分布规律为向斜区域较厚，背斜区域较保底板：一般厚度1.1m；工作面向斜区域较厚，背斜区域变薄或缺失。工作面向斜区域较厚，背斜区域较保煤层底板属不坚实至极不坚实底板。2水文地质掘进期间主要以顶板淋水，煤壁渗水为主，涌水量小于5m/h左右。3瓦斯地质预计2410面在掘进期间瓦斯涌出量小于2m3/min。2.1.12410综掘面施工流程掘进过程如图2.2所示。1.综掘机从综掘面左下角进刀，然后按照图示顺序进行截割。完成一个循环后将综掘机退后5m，接局部通风机风筒，关闭除尘风机后支护班组开始进行作业。2.在遇到地质变化带（顶板较破碎、煤层层理较发育）时，为了减少片帮、冒顶，截割头应在距离顶板、两帮一定距离移动，使截割后留有一定厚度的顶煤和帮煤，然后进行二次修整，保证巷道成型。当完成一个割煤循环→掘进机退后→敲帮问顶→进行临时支护→按线定好铁丝网、托梁位置→上铁丝网、托梁→用铁丝捆扎好→打顶板锚杆眼→快速安装顶板锚杆→刷帮→从上至下打两帮锚杆眼→安装两帮铁丝网、托梁、锚杆→扫底进行下一循环。图2.2综掘机截割示意图
西安科技大学非全日制工程硕士学位论文102.1.22410综掘面主要生产设备及人员组织配备情况（1）通风系统工作面使用FBD-2×37kw型局部通风机和KCS-400型湿式振弦除尘风机，风量范围分别为460～740m3/min、250～480m3/min。采用两种通风方式，分别为单一压入式和压、抽（用湿式振弦除尘风机（简称除尘风机））组合式，2410综掘工作面掘进时采用压、抽（用除尘风机）组合式通风系统。掘进开始时将接近迎头面的局部通风机压风筒拆除一部分，压风口移动至距迎头面10m附近，同时除尘风机开始工作，除尘风机抽风口固定在掘进机悬臂后方，距迎头面5m处。2410综掘工作面支护时采用单一压入式通风，此时除尘风机关闭，局部通风机风筒延长至距离迎头面5m处。分别以局部通风机和除尘风机的最大、最小吸风量验算出巷道风速，则Vmax=1.45m/s，Vmin=0.68m/s。同断面内通风量大于最小风量，小于最大风量，通风情况符合煤矿安全标准。通风路线如下所示：1.新鲜风流→二盘区轨道延伸带巷→局部通风机→工作面；2.工作面乏风→二盘区胶带大巷→第二回风巷。目前压风分管路已安装至各采掘工作面并设置有供气阀门。图2.3综掘工作面通风系统示意图（2）井下作业人员组织情况2410综掘面每生产班组的人员配备情况如表2.3所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]综掘面风场液压式智能调控装置研究[J]. 龚晓燕,陈彪,崔坚,边天,贾聪聪. 煤矿机械. 2020(01)
[2]中国煤矿粉尘危害防治技术现状及发展方向[J]. 李德文,隋金君,刘国庆,赵政. 矿业安全与环保. 2019(06)
[3]煤炭开采对环境的污染与清洁开采技术[J]. 张立中. 资源节约与环保. 2019(11)
[4]煤矿井下呼吸性粉尘的现状与治理[J]. 张军. 资源节约与环保. 2019(10)
[5]综合防尘技术在煤矿综掘工作面中的应用研究[J]. 刘曙杰. 智能城市. 2019(18)
[6]分散度对煤粉爆炸特性的影响[J]. 张江石,孙龙浩. 煤炭学报. 2019(04)
[7]近5年煤炭开采和洗选业原煤产量及效益分析[J]. 仲海洋. 中国钢铁业. 2019(03)
[8]井下工作面粉尘防治技术研究与应用[J]. 李江. 能源技术与管理. 2019(01)
[9]稀疏气固两相槽道湍流中颗粒受力的理论和数值分析[J]. 李振中,魏进家,宇波. 中国科学院大学学报. 2017(02)
[10]煤矿粉尘研究现状[J]. 郭明明,杨泽军. 中州煤炭. 2016(11)
博士论文
[1]中国能源与产业结构协调发展模型研究[D]. 韩松.中国石油大学(北京) 2018
硕士论文
[1]综采工作面气幕隔尘数值模拟研究[D]. 乔经纬.西安科技大学 2017
[2]薄煤层掘进工作面气幕控尘技术研究[D]. 刘德爽.中国矿业大学 2017
[3]综采工作面粉尘分布规律研究[D]. 吴百剑.煤炭科学研究总院 2008
[4]计算流体力学两相流流动的模拟及两相流模型的研究[D]. 杨猛.天津大学 2005
本文编号：2988629
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
410综掘工作面设计平面图
2综掘工作面概况与数据测量研究9表2.12410综掘工作面掘进地质情况序号项目地质情况1煤（岩）层赋存特征煤层：工作面由外向里0～800m，煤厚6～4m；800～1200m，煤厚4～9m；1200～2000m，煤厚5～9m。背斜轴部一般较薄，向斜轴部一般较厚。煤层结构中等，埋深524.23～748.4m，工作面里段煤层埋藏深，一般埋深606.2m。老顶：局部老顶中含砾石。厚7.37～17.9m，一般厚度12.9m，硬度5～7级，属于中等稳定顶板。老顶分布规律为向斜区域较厚，背斜区域较保底板：一般厚度1.1m；工作面向斜区域较厚，背斜区域变薄或缺失。工作面向斜区域较厚，背斜区域较保煤层底板属不坚实至极不坚实底板。2水文地质掘进期间主要以顶板淋水，煤壁渗水为主，涌水量小于5m/h左右。3瓦斯地质预计2410面在掘进期间瓦斯涌出量小于2m3/min。2.1.12410综掘面施工流程掘进过程如图2.2所示。1.综掘机从综掘面左下角进刀，然后按照图示顺序进行截割。完成一个循环后将综掘机退后5m，接局部通风机风筒，关闭除尘风机后支护班组开始进行作业。2.在遇到地质变化带（顶板较破碎、煤层层理较发育）时，为了减少片帮、冒顶，截割头应在距离顶板、两帮一定距离移动，使截割后留有一定厚度的顶煤和帮煤，然后进行二次修整，保证巷道成型。当完成一个割煤循环→掘进机退后→敲帮问顶→进行临时支护→按线定好铁丝网、托梁位置→上铁丝网、托梁→用铁丝捆扎好→打顶板锚杆眼→快速安装顶板锚杆→刷帮→从上至下打两帮锚杆眼→安装两帮铁丝网、托梁、锚杆→扫底进行下一循环。图2.2综掘机截割示意图
西安科技大学非全日制工程硕士学位论文102.1.22410综掘面主要生产设备及人员组织配备情况（1）通风系统工作面使用FBD-2×37kw型局部通风机和KCS-400型湿式振弦除尘风机，风量范围分别为460～740m3/min、250～480m3/min。采用两种通风方式，分别为单一压入式和压、抽（用湿式振弦除尘风机（简称除尘风机））组合式，2410综掘工作面掘进时采用压、抽（用除尘风机）组合式通风系统。掘进开始时将接近迎头面的局部通风机压风筒拆除一部分，压风口移动至距迎头面10m附近，同时除尘风机开始工作，除尘风机抽风口固定在掘进机悬臂后方，距迎头面5m处。2410综掘工作面支护时采用单一压入式通风，此时除尘风机关闭，局部通风机风筒延长至距离迎头面5m处。分别以局部通风机和除尘风机的最大、最小吸风量验算出巷道风速，则Vmax=1.45m/s，Vmin=0.68m/s。同断面内通风量大于最小风量，小于最大风量，通风情况符合煤矿安全标准。通风路线如下所示：1.新鲜风流→二盘区轨道延伸带巷→局部通风机→工作面；2.工作面乏风→二盘区胶带大巷→第二回风巷。目前压风分管路已安装至各采掘工作面并设置有供气阀门。图2.3综掘工作面通风系统示意图（2）井下作业人员组织情况2410综掘面每生产班组的人员配备情况如表2.3所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]综掘面风场液压式智能调控装置研究[J]. 龚晓燕,陈彪,崔坚,边天,贾聪聪. 煤矿机械. 2020(01)
[2]中国煤矿粉尘危害防治技术现状及发展方向[J]. 李德文,隋金君,刘国庆,赵政. 矿业安全与环保. 2019(06)
[3]煤炭开采对环境的污染与清洁开采技术[J]. 张立中. 资源节约与环保. 2019(11)
[4]煤矿井下呼吸性粉尘的现状与治理[J]. 张军. 资源节约与环保. 2019(10)
[5]综合防尘技术在煤矿综掘工作面中的应用研究[J]. 刘曙杰. 智能城市. 2019(18)
[6]分散度对煤粉爆炸特性的影响[J]. 张江石,孙龙浩. 煤炭学报. 2019(04)
[7]近5年煤炭开采和洗选业原煤产量及效益分析[J]. 仲海洋. 中国钢铁业. 2019(03)
[8]井下工作面粉尘防治技术研究与应用[J]. 李江. 能源技术与管理. 2019(01)
[9]稀疏气固两相槽道湍流中颗粒受力的理论和数值分析[J]. 李振中,魏进家,宇波. 中国科学院大学学报. 2017(02)
[10]煤矿粉尘研究现状[J]. 郭明明,杨泽军. 中州煤炭. 2016(11)
博士论文
[1]中国能源与产业结构协调发展模型研究[D]. 韩松.中国石油大学(北京) 2018
硕士论文
[1]综采工作面气幕隔尘数值模拟研究[D]. 乔经纬.西安科技大学 2017
[2]薄煤层掘进工作面气幕控尘技术研究[D]. 刘德爽.中国矿业大学 2017
[3]综采工作面粉尘分布规律研究[D]. 吴百剑.煤炭科学研究总院 2008
[4]计算流体力学两相流流动的模拟及两相流模型的研究[D]. 杨猛.天津大学 2005
本文编号：2988629
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