东荣二矿煤层注水防尘设计及工艺优化

摘要

粉尘污染对井下作业工人的危害很大，是导致煤矿开采行业职业病的最大问题。煤层注水可以从根源上控制粉尘危害，东荣二矿南二下延18层七号综采工作面煤层开采过程中全尘及呼吸性粉尘浓度过高，严重影响了工作人员的身体健康。同时，粉尘浓度过大影响工作面安全生产。因此，进行煤层注水防尘方案设计研究，为工作面安全生产提供保障。
　　为了探明煤层注水在东荣二矿上的适用性与注水效果，考察煤层注水对粉尘的控制作用，在理论分析的基础上，使用COMSOL4.3b2D建立煤层注水的二维数值模拟模型，在数值模拟研究的基础上开展了基于SPSS的多因素逐步回归分析，并采用灰色决策理论开展了煤层注水综合工艺参数优化决策，确定了煤层注水方法并在现场开展工程应用和开展了效果考察。
　　通过现场实施效果表明:煤层高压注水降尘措施对综采工作面的全尘和呼吸性粉尘都有比较好的降尘作用，验证了煤层注水方案的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 矿井粉尘运移规律国内外研究现状

1．2．2 粉尘起动国内外研究现状

1．2．3 矿井粉尘防治国内外研究现状

1．3 注水防尘理论依据

1．4 主要研究内容及方法

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 研究方法与技术路线

2 煤层注水基本理论和模拟模型的建立

2．1 矿井概况

2．1．1 矿井位置及产能

2．1．2 南二下延十八层七号工作面布置

2．2 煤层注水数值模拟模型相关理论

2．2．1 煤体注水渗流方程

2．2．2 煤体注水连续方程

2．2．3 力学平衡方程

2．2．4 交叉耦合方程

2．3 煤层注水模型的建立

2．3．1 煤体注水现场试验

2．3．2 数值模拟模型的建立

2．3．3 模型的运行及验证

2．4 本章小结

3 煤层注水数值模拟分析

3．1 煤层注水湿润范围研究

3．1．1 5MPa注水压力条件下不同时间湿润范围

3．1．2 10MPa注水压力条件下不同时间湿润范围

3．1．3 15MPa注水压力条件下不同时间湿润范围

3．1．4 18MPa注水压力条件下不同时间湿润范围

3．1．5 20MPa注水压力条件下不同时间湿润范围

3．2 水分增值1％的湿润边界与时间和压力的关系研究

3．3 本章小结

4 基于逐步回归的注水工艺参数综合分析

4．1 逐步回归方法基本原理

4．2 注水工艺参数的逐步回归分析

4．3 注水流量变化趋势分析

4．4 本章小结

5 基于改进多指标灰靶加权决策模型的煤层注水工艺参数优化

5．1 多指标加权灰靶决策理论

5．2 注水工艺参数的优化

5．2．1 样本集及样本矩阵的构造

5．2．2 [-1，1]算子转换及决策矩阵的构造

5．2．3 效果向量与指标权重的生成

5．2．4 靶心距的计算与方案排序

5．3 注水工艺方案的筛选与确定

5．3．1 最优注水工艺参数确定

5．3．2 高压注水工艺

5．4 降尘效果分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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