当前位置:主页 > 硕博论文 > 工程博士论文 >

高溜井粉尘产运机理与时空分布特征及控制技术研究

发布时间:2018-07-10 12:03

  本文选题:高溜井 + 冲击气流 ; 参考:《北京科技大学》2017年博士论文


【摘要】:金属矿山广泛采用溜井转运矿石,因矿石下落过程形成强大的冲击气流,粉尘随冲击气流扩散至采场,严重污染井下作业环境。本文以李楼铁矿采场高溜井为研究背景,采取理论分析、现场实测、相似实验、数值模拟及现场应用相结合的研究方法,对高溜井卸矿时冲击气流的产生和粉尘的扩散规律进行了研究,并对其影响因素进行了分析。通过研究气水喷雾降尘机理,提出了适用于高溜井的气水喷雾降尘系统并予以现场实施。通过分析矿石颗粒和粉尘在溜井内运动的受力分析,揭示了高溜井卸矿时粉尘的产生机理及影响因素,建立了冲击气流产生及粉尘运动的气固耦合三维数学模型;根据相似原理,推导出了高溜井卸矿时冲击气流产生和粉尘时空分布的相似准则数,建立了高溜井相似模型,并对不同卸矿条件下的冲击气流和粉尘的分布情况进行了实验研究。结果表明:最大冲击风速和粉尘平均浓度随卸矿流量及卸矿高度的增大而增大;矿石粒径范围及溜井阻力系数越大冲击气流越小,粉尘浓度也越小;粉尘浓度随含水率的增大迅速下降,含水率达到3.31%以上时,下降趋势不明显;同时卸矿的中段越多,冲击气流会产生叠加而增大。依据气固耦合相关理论,将矿石颗粒按离散体系处理,通过牛顿定律求解每个颗粒的运动,将气体按连续介质处理,通过求解Navier-Stokes方程得到气流的运动,采用DEM-CFD耦合的方法对溜井卸矿过程冲击气流和粉尘浓度的时空分布特征进行了数值模拟,对比现场实测结果,验证了该方法的准确性和适用性。结合相似实验和数值模拟对各影响因素的分析,在现有高溜井结构参数基础上,气水喷雾是控制高溜井卸矿粉尘最便捷有效的方法。本文通过实验研究了气水喷嘴的雾化特性,得出气水喷嘴的最佳气水流量比约为100-150。在溜井卸矿口及联巷内安装气水喷雾降尘系统,通过现场测定数据表明,喷雾降尘系统平均降尘效率可以达到80%以上,有效改善了采场的作业环境。
[Abstract]:It is widely used in metal mines to transfer ore through a well, and the dust diffuses into the stope as a result of the falling process of the ore, which seriously pollutes the underground working environment. In this paper, based on the research background of the high pass well in the stope of Lilou Iron Mine, a research method combining theoretical analysis, field measurement, similarity experiment, numerical simulation and field application is adopted. In this paper, the generation of impingement airflow and the diffusion of dust during unloading of high pass well are studied, and the influencing factors are analyzed. Based on the study of the mechanism of gas-water spray dust control, a gas-water spray dust control system suitable for high pass wells is put forward and implemented on the spot. Based on the analysis of the movement of ore particles and dust in the slide well, the mechanism of dust generation and the influencing factors are revealed, and the gas-solid coupling mathematical model for the generation of impingement airflow and the movement of dust is established. According to the similarity principle, the similarity criterion number of impact airflow generation and dust spatial and temporal distribution during unloading of high pass well is deduced, and the similarity model of high pass well is established. The distribution of impact airflow and dust under different unloading conditions was studied experimentally. The results show that the maximum impact velocity and the average dust concentration increase with the increase of the discharge rate and the unloading height, the larger the ore particle size range and the resistance coefficient, the smaller the impact air flow and the smaller the dust concentration. The dust concentration decreases rapidly with the increase of water content. When the water content is above 3.31%, the decreasing trend is not obvious, and the more the middle part of unloading ore, the more the impingement airflow will be superimposed and increased. According to the theory of gas-solid coupling, the ore particles are treated as discrete system, the movement of each particle is solved by Newton's law, the gas is treated as continuous medium, and the gas flow is obtained by solving the Navier-Stokes equation. Using DEM-CFD coupling method, the temporal and spatial distribution characteristics of impact air flow and dust concentration in the unloading process of pass well are numerically simulated, and the accuracy and applicability of the method are verified by comparing the field measured results. Based on the analysis of the influence factors of the similar experiment and numerical simulation, the gas-water spray is the most convenient and effective method to control the discharging dust of the high pass well on the basis of the existing structural parameters. In this paper, the atomization characteristics of gas-water nozzle are studied experimentally, and the optimum gas-water flow ratio is about 100-150. The air-water spray dust control system is installed in the unloading gate of the pass well and the joint roadway. The field data show that the average dust control efficiency of the spray dust control system can reach more than 80%, which effectively improves the working environment of the stope.
【学位授予单位】:北京科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD714.4

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 蒋仲安;王明;陈举师;林梦露;;气水喷嘴雾化特征与降尘效果分析[J];哈尔滨工业大学学报;2017年02期

2 王明;蒋仲安;陈举师;;不同影响因素条件下综放工作面移架粉尘分布规律实验研究[J];煤矿安全;2016年04期

3 陈亮;邬长福;陈祖云;姚贵佳;肖竹新;;溜井卸矿冲击气流影响因素模拟分析[J];矿业研究与开发;2016年03期

4 宋文超;阚景文;王明;蒋仲安;谭聪;;气水喷雾降尘系统在采煤机上的应用研究[J];工业安全与环保;2015年08期

5 左桂兰;程越;章伊华;;采煤机内外喷雾系统的优化研究[J];煤炭技术;2014年11期

6 耿凡;周福宝;罗刚;;煤矿综掘工作面粉尘防治研究现状及方法进展[J];矿业安全与环保;2014年05期

7 于海波;史俊文;;金属非金属地下矿山溜破系统通风方案的优化[J];山东煤炭科技;2014年08期

8 李小川;李强;张栋;胡亚非;熊建军;罗会清;贾彬彬;胡海彬;;转运点落料诱导气流非线性变化影响因素[J];粉末冶金材料科学与工程;2014年04期

9 侯腾彦;高贵军;刘邱祖;;矿用风水雾化器液滴破碎机理及其降尘效率研究[J];矿山机械;2014年07期

10 谭聪;蒋仲安;陈举师;王佩;;综采割煤粉尘运移影响因素的数值模拟[J];北京科技大学学报;2014年06期

相关会议论文 前1条

1 葛蔚;李静海;;颗粒流体系统拟颗粒模拟的进展[A];中国颗粒学会2002年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议论文集[C];2002年

相关博士学位论文 前7条

1 王洪胜;综采放顶煤开采瓦斯运移规律及控制技术应用研究[D];北京科技大学;2016年

2 孙忠强;公路隧道钻爆法施工粉尘运移规律及控制技术研究[D];北京科技大学;2015年

3 杨世亮;流化床内稠密气固两相流动机理的CFD-DEM耦合研究[D];浙江大学;2014年

4 李小川;气流场中粉尘颗粒流动行为与湿法净化[D];中国矿业大学;2013年

5 曹文广;稠密气固两相射流的实验研究与数值模拟[D];华东理工大学;2013年

6 张科;复杂稠密气固两相流动的CFD-DEM模拟研究[D];浙江大学;2012年

7 贾惠艳;皮带输煤系统转载点粉尘析出逸散规律及数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 姚贵佳;溜井冲击气流数值模拟与控制研究[D];江西理工大学;2016年

2 何成;基于FLUENT的气力输送浓相气固两相流数值模拟[D];广东工业大学;2014年

3 石朋波;大型矿用车卸矿料槽尘源控制用除尘装置的研究及应用[D];东华大学;2013年

4 王蕊;自由下落微粒流场中摩擦阴力系数的理论分析与实验研究[D];天津商业大学;2010年

5 荆德吉;选煤厂给料机和落料管产尘机理及控制技术[D];辽宁工程技术大学;2009年

6 杨敏;湿度较大综采工作面粉尘扩散规律的研究[D];内蒙古科技大学;2009年

7 李小剑;自由下落微粒羽流的数值模拟与实验研究[D];天津商业大学;2007年

8 吴应豪;巷道粉尘沉降规律与转载点喷雾降尘系统研究[D];太原理工大学;2007年

9 郭辉;气流分布与粉尘沉降规律的试验研究[D];西安理工大学;2006年

10 罗曼;用沙坝矿高大副井改主溜井的研究[D];中南大学;2004年



本文编号:2113337

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/2113337.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户af52c***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com