综掘工作面粉尘运移规律与多级防尘技术研究

摘要

随着煤矿巷道断面的扩大和超长距离快速掘进工艺的实施，综掘工作面产尘量急剧增加，由于其独头长距离通风的特点，导致大量粉尘在迎头面聚集并扩散至整个巷道，恶劣的工况环境加大了对井下作业人员安全和健康的危害。因此，研究综掘工作面高效防尘应用技术具有重要意义。 本文应用流场理论分析方法，借助Fluent软件对建新矿4210综掘工作面单一压入式通风时风流场和粉尘场分布规律进行了模拟分析，得出掘进机司机位置处会形成低风速涡流区而导致粉尘积聚以及回流区和射流区风流场与粉尘浓度沿程分布情况;通过模拟结果与实测数据比对，验证了模拟方法的可行性。 其次，应用上述方法对玉华矿2410综掘工作面采用的抽、压组合式除尘通风方式进行了数值模拟，并结合实测数据计算，得出该除尘方式的效率与合理工艺参数范围;参照上述分析结果对建新煤矿4210综掘工作面拟采用抽、压组合式除尘通风方式进行了设计及模拟分析，得出其除尘效率;通过研究该除尘通风方式下粉尘粒径分布规律，得出距迎头面50m后，对人体造成较大危害的小颗粒粉尘（粒径小于40μm）所占比例达60%以上，有必要对其进一步治理的结论。 最后，针对建新矿4210巷道中剩余的小颗粒粉尘和二运转载点处扬尘的问题，提出在巷道距迎头面40m位置处（警戒线处）设置湿式全断面捕尘帘降尘系统进行捕尘的方案。文中根据系统功能需求进行了硬件和软件设计以及实验平台搭建，功能测试结果能达到预期效果。 研究结论深化了对综掘工作面风流场、粉尘运移和浓度沿程分布规律的认识，综合运用抽、压组合式除尘通风、综掘机内外喷雾和湿式全断面捕尘帘降尘系统等多级防尘手段，能显著提高4210综掘工作面除降尘效果，为井下作业人员的安全和身心健康提供了保障。

目录

第一个书签之前

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 课题研究背景

1.1.2 课题研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 粉尘运移数值模拟研究现状

1.2.2 防尘技术研究现状

1.3 论文研究的主要内容及技术路线

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

2 综掘工作面粉尘性质及气固两相流理论

2.1 矿井综掘工作面概况

2.2 粉尘来源与基本特性

2.2.1 综掘工作面粉尘来源

2.2.2 粉尘基本性质及运动特性

2.3 气固两相流理论

2.3.1 连续相数学模型分析

2.3.2 离散相数学模型分析

2.4 本章小结

3.1 数值模拟方法与求解流程

3.3 模型的建立和网格划分

3.3.1 几何模型建立

3.3.2 计算网格的生成

3.3.3 模型参数及边界条件的确定

3.4 综掘工作面风流场和粉尘场分布规律模拟分析

3.4.1 压入式通风时风流和粉尘分布情况分析

3.4.2 井下实测及结果分析

3.5 玉华矿2410综掘工作面除尘技术应用研究

3.5.1 抽、压组合式除尘原理

3.5.2 不同工况下抽、压组合式通风对粉尘分布影响分析

3.6 建新矿4210综掘工作面除尘方案数值模拟

3.6.1 抽、压组合式除尘通风方案设计

3.6.2 抽、压组合式除尘通风方案的模拟验证

3.6.3 粉尘粒径分布规律分析

3.7 本章小结

4 湿式全断面捕尘帘降尘系统设计与分析

4.1 降尘系统设计的必要性

4.2 湿式全断面捕尘帘自动化装置设计思路

4.3 湿式全断面捕尘帘装置主要组成和特点

4.3.1 主要组成元件

4.3.2 布置方式分析

4.3.3 工作原理分析

4.3.4 主要特点

4.4 硬件模块设计

4.4.1 电源模块

4.4.3 电机选型与控制

4.4.4 喷雾降尘模块

4.4.5 红外检测模块

4.4.6 无线遥控控制模块

4.5 软件的设计与实现

4.6 系统功能测试

4.6.1 实验室调试

4.6.2 捕尘网现场使用测试

4.7 本章小结

5 多级防尘技术的应用分析

5.1 多级防尘技术

5.2 多级防尘措施

5.2.1 产尘源治理

5.2.2 粉尘运移过程治理

5.2.3 粉尘传播终端治理

5.3 多级防尘技术方案

5.4 多级防尘技术意义

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 展望

致 谢

参考文献