CN109630187A - 一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法 - Google Patents
一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109630187A CN109630187A CN201910011593.4A CN201910011593A CN109630187A CN 109630187 A CN109630187 A CN 109630187A CN 201910011593 A CN201910011593 A CN 201910011593A CN 109630187 A CN109630187 A CN 109630187A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dust
- working face
- admirable
- distinguished
- coalcutter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000002265 prevention Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010410 dusting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 26
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims description 21
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 19
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 15
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 13
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 9
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000013316 zoning Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 5
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 3
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 4
- 206010035653 pneumoconiosis Diseases 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 208000028571 Occupational disease Diseases 0.000 description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 231100001143 noxa Toxicity 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F5/00—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
- E21F5/02—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires by wetting or spraying
- E21F5/04—Spraying barriers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
- E21F17/18—Special adaptations of signalling or alarm devices
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F5/00—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F5/00—Means or methods for preventing, binding, depositing, or removing dust; Preventing explosions or fires
- E21F5/20—Drawing-off or depositing dust
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Auxiliary Methods And Devices For Loading And Unloading (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法，包括支架负压二次除尘装置、采煤机负压二次除尘装置及湿式卷帘防尘网。其中，支架负压二次除尘装置和采煤机负压二次除尘装置根据水射流的卷吸机理不但进行喷雾降尘，而且能够形成负压区，卷吸作业区的高浓度粉尘团，提高降尘效率，湿式卷帘防尘网通过将水雾喷在滤网上，在水的表面张力作用下形成滤膜，气流中粉尘与之接触碰撞机率增加，提高捕尘效率，并根据现场数值模拟，根据风流和粉尘的分布情况，对三种降尘措施的布置位置和方式进行设计，并配合使用，以达到降低工作面粉尘浓度的目的。本发明的有益效果是，提高降尘效率，降低大采高综采工作面的粉尘浓度。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域，涉及一种基于大采高综采工作面风流粉尘分布扩散规律进行防尘系统设计，确定液压支架负压二次除尘器、采煤机负压二次除尘装置及湿式卷帘防尘网的最佳防尘效果的安装位置及形式，提高大采高综采工作面粉尘防治效果的新方法。
背景技术
大采高综采就是使用与采高相同的综采支架(根据MT550－1996《大采高支架技术条件》规定，最大开采高度大于或等于3800mm，用于一次采全高工作面的液压支架)和配套设备，开采整层厚度≥3500mm煤层的方法。大采高综采工作面具有高产、高效、低耗、劳动强度小和技术经济效益好等优点。但是由于设备的重型化和设备尺寸的加大，导致工作面粉尘产生量增高，根据测定，在没有使用防尘措施的情况下大采高综采工作面的粉尘浓度高达3000-5000mg/m3，割煤和移架时的瞬时原始总粉尘浓度甚至超过10000mg/m3，即便采取多种措施，工作面的粉尘浓度依然远远超过了国家标准，影响了安全生产。尤其是现场高浓度粉尘对工人身体健康造成威胁和危害这一问题，在一定程度上制约着大采高综采技术的推广和应用。截止到2010年我国全部新发职业病中，尘肺病占总数的79.96％，全国煤矿有265万接尘人员，据估计，全国每年有5.7万人患上尘肺病，因尘肺病死亡的有6000余人，是安全生产事故死亡人数的两倍。据不完全统计，尘肺病每年造成的直接经济损失可达80亿元，而且还造成了十分不良的政治影响。而粉尘作为职业病的主要致害因素，必将成为国家监管内容的重点。
随着大型综采支架及其配套设备的研发与应用，煤炭工业日趋向大型化、集中化以及高产高效方向发展，大采高综采技术逐渐在我国煤矿企业推广应用。目前国内外已有多种降尘控尘措施和高效的除尘设备，但对于大采高综采工作面的粉尘的防治技术还不够完善，尤其是对大采高综采工作面的煤尘运移规律研究尚浅，并没有有效的粉尘防治措施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法，解决了现有大采高工作面由于防尘技术应用不当造成的防尘难度大且效率低下问题。本发明的有益效果是，提高降尘效率，降低大采高综采工作面的粉尘浓度。
本发明所采用的技术方案是包括支架负压二次除尘装置、采煤机负压二次除尘装置及湿式卷帘防尘网。其中，支架负压二次除尘装置和采煤机负压二次除尘装置根据水射流的卷吸机理不但进行喷雾降尘，而且能够形成负压区，卷吸作业区的高浓度粉尘团，提高降尘效率，湿式卷帘防尘网通过将水雾喷在滤网上，在水的表面张力作用下形成滤膜，气流中粉尘与之接触碰撞机率增加，提高捕尘效率，并根据现场数值模拟，根据风流和粉尘的分布情况，对三种降尘措施的布置位置和方式进行设计，并配合使用，以达到降低工作面粉尘浓度的目的。
进一步，支架负压二次除尘装置由固定装置、喷雾装置和吸尘除尘装置三部分构成。安装在大采高综采工作面液压支架上，且其安装形式和设计应以大采高综采工作面的风流和粉尘分布规律为设计基础，综合考虑选定安装位置的安装条件。其安装位置和作用区域的粉尘浓度应不低于50mg/m3，风速不应超过工作面入口风速的1.1倍，且其吸风口可处于人作业空间，喷雾口所形成的喷雾场不应覆盖有人作业空间。
进一步，采煤机负压二次除尘装置采用喷雾箱体的设计，由喷雾产生的负压将采煤时分布在采煤机周围的高浓度粉尘卷吸到箱体中，并在箱体内集中沉降。其安装应以大采高综采工作面的风流和粉尘分布规律和工作面的安装条件为基础，应固定在采煤机上的背风侧，并根据大采高综采工作面的风流和粉尘分布情况进行调整，其工作区域风速不超过工作面入口风速的0.5倍，雾场应覆盖采煤机滚筒。
进一步，湿式卷帘防尘网由卷帘轴、滤网和水幕组成水幕的水雾喷在滤网上，在水的表面张力作用下形成滤膜，增加粉尘与水接触碰撞机率，提高捕尘效率。用于挡尘帘的喷嘴适宜选择雾化角大、耗水量小的喷嘴，喷头方向调整为与风流方向成迎风45°角，卷帘轴采用直径为5cm钢管制作，由液压马达控制，以保证到大型设备移动的机动灵活性。设计安装应以大采高综采工作面的风流和粉尘分布规律和工作面断面大小为设计基础，安装在液压支架上，且其尺寸应于工作面的断面尺寸相配合，其宽度在大采高综采工作面液压支柱到采煤机横向最短距离的0.4倍到0.7倍之间，高度应确保到地面最短距离大于采煤机机身的高度，但不应超过1.5倍的采煤机机身高度。以实现在发挥功能的前提下不妨碍工作面的正常工作。
进一步，数值模拟采用FLUENT流体模拟软件进行，模拟工作面的风流、粉尘宏观分布情况，采用风流-粉尘两相流体湍流流动的数学模型进行计算，其参数设置符合工作面现场实际，其数值解法根据模型的复杂程度选择相应的简算方法，保证计算的精度整体上在可接受范围内，进行数值模拟前根据工作面情况建立物理模型并进行网格划分，所建立的物理模型将大采高综采工作面的模拟计算区域整体视为长方体，并对计算区域内的设备设施进行抽象简化，具体为：由于液压支架后方空间较小而且对粉尘流动的影响很小，因此液压支架后方空间不予考虑，将大采高综采工作面空间视为在长方体的基础上扣掉液压支架后方空间的一个体积模型，电缆槽将巷道分为人行道空间和溜子道空间；采煤机机体表面的复杂结构情况对风流、粉尘的分布规律影响不大，可以忽略不计，将其简化为长方体；由于采煤机摇臂和滚筒会对工作面风流和粉尘产生阻流和绕流作用，同时也是粉尘源，将其简化为与实际外形相近的圆台体；电缆槽沿工作面纵向布置，工作面下部空间的粉尘和风流分布影响较大，简化为长方体；液压支架简化支架顶梁和底座、馏子、煤壁等简化为平面边界，液压支柱简化为有一定倾斜角度的长方体。并建立好物理模型后，在保证计算精度整体上在可接受范围的前提下，模型网格划分为0.5的四面体网格；
进一步，数值模拟采用二阶离散格式对各速度分量、局部含率及湍流分量等进行求解，求解时，在中心点储存变量，利用二阶迎风插值格式，利用权重法确定动量方程的系数，松弛系数取值范围为：εp＝0.38～0.74，εm＝0.40～0.70，εk，εε＝0.40～0.60，并使用ISPA交错网格技术对各守恒方程进行离散计算，利用用SIMPLE算法求解压力校正方程和气固相含率，用总守恒作为收敛判据，小于0.001，时间步长取0.001秒，并以流场的体积分率图判断模拟的准确性；数值模拟的边界条件设定应将进口边界设定为速度入口，并同时给出各相的流速与方向，液固相间无滑移，且速率均匀分布，气相湍动能耗散率为湍动能耗散率为在壁面处，取不渗透及非滑移条件，各相速度为零，即与壁面垂直的和平行的流速都为零，并根据工作面现场的实际情况对风流-粉尘两项流动的其他数值模拟参数进行设定；数值模拟分别模拟大采高综采工作面顺风割煤和逆风割煤时的风流分布规律和粉尘分布规律，其中风流分布规律，主要包括工作面风流的总体规律，特别是人行道空间、溜子道空间处的风速分布规律，粉尘分布规律包括顺风割煤和逆风割煤时的粉尘分布规律，特别是采煤机上风侧和下风侧有人工作区域的粉尘浓度分布规律及其影响因素。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明基于工作面现场煤尘扩散规律的大采高综采工作面粉尘防治的新方法其特征在于：通过数值模拟和现场实测得到特定工作面的粉尘分布情况，并在其基础上针对粉尘的扩散规律进行关键区域重点设计的防尘技术新方法。包括支架负压二次除尘装置、采煤机负压二次除尘装置及湿式卷帘防尘网。其中，支架负压二次除尘装置和采煤机负压二次除尘装置根据水射流的卷吸机理不但进行喷雾降尘，而且能够形成负压区，卷吸作业区的高浓度粉尘团，提高降尘效率，湿式卷帘防尘网通过将水雾喷在滤网上，在水的表面张力作用下形成滤膜，气流中粉尘与之接触碰撞机率增加，提高捕尘效率。根据风流和粉尘的分布情况，对三种降尘措施的布置位置和方式进行设计，并配合使用，以达到降低工作面粉尘浓度的目的。在大采高综采工作面风流粉尘分布规律的基础上进行大采高综采工作面防尘系统的设计，所设计的防尘技术措施包括：支架负压二次除尘装置、采煤机负压二次除尘装置及湿式卷帘防尘网。
液压支架负压二次除尘装置由固定装置、喷雾装置和吸尘除尘装置三部分构成。安装在大采高综采工作面液压支架上，且其安装形式和设计应以大采高综采工作面的风流和粉尘分布规律为设计基础，综合考虑选定安装位置的安装条件。其安装位置和作用区域的粉尘浓度应不低于50mg/m3，风速不应超过工作面入口风速的1.1倍，且其吸风口可处于人作业空间，喷雾口所形成的喷雾场不应覆盖有人作业空间。采煤机负压二次除尘装置采用喷雾箱体的设计，由喷雾产生的负压将采煤时分布在采煤机周围的高浓度粉尘卷吸到箱体中，并在箱体内集中沉降。其安装应以大采高综采工作面的风流和粉尘分布规律和工作面的安装条件为基础，应固定在采煤机上的背风侧，并根据大采高综采工作面的风流和粉尘分布情况进行调整，其工作区域风速不超过工作面入口风速的0.5倍，雾场应覆盖采煤机滚筒。湿式卷帘防尘网由卷帘轴、滤网和水幕组成水幕的水雾喷在滤网上，在水的表面张力作用下形成滤膜，增加粉尘与水接触碰撞机率，提高捕尘效率。用于挡尘帘的喷嘴适宜选择雾化角大、耗水量小的喷嘴，喷头方向调整为与风流方向成迎风45°角，卷帘轴采用直径为5cm钢管制作，由液压马达控制，以保证到大型设备移动的机动灵活性。设计安装应以大采高综采工作面的风流和粉尘分布规律和工作面断面大小为设计基础，安装在液压支架上，且其尺寸应于工作面的断面尺寸相配合，其宽度在大采高综采工作面液压支柱到采煤机横向最短距离的0.4倍到0.7倍之间，高度应确保到地面最短距离大于采煤机机身的高度，但不应超过1.5倍的采煤机机身高度。以实现在发挥功能的前提下不妨碍工作面的正常工作。
数值模拟采用FLUENT流体模拟软件进行，模拟工作面的风流、粉尘宏观分布情况。采用风流-粉尘两相流体湍流流动的数学模型进行计算，其参数设置符合工作面现场实际，其数值解法根据模型的复杂程度选择相应的简算方法，保证计算的精度整体上在可接受范围内。进行数值模拟前应根据工作面情况建立物理模型并进行网格划分，所建立的物理模型将大采高综采工作面的模拟计算区域整体视为长方体，并对计算区域内的设备设施进行抽象简化，具体为：由于液压支架后方空间较小而且对粉尘流动的影响很小，因此液压支架后方空间不予考虑，将大采高综采工作面空间视为在长方体的基础上扣掉液压支架后方空间的一个体积模型，电缆槽将巷道分为人行道空间和溜子道空间；采煤机机体表面的复杂结构情况对风流、粉尘的分布规律影响不大，可以忽略不计，将其简化为长方体；由于采煤机摇臂和滚筒会对工作面风流和粉尘产生阻流和绕流作用，同时也是粉尘源，将其简化为与实际外形相近的圆台体；电缆槽沿工作面纵向布置，工作面下部空间的粉尘和风流分布影响较大，简化为长方体；液压支架简化支架顶梁和底座、馏子、煤壁等简化为平面边界，液压支柱简化为有一定倾斜角度的长方体。并建立好物理模型后，在保证计算精度整体上在可接受范围的前提下，模型网格划分为0.5的四面体网格。
数值模拟采用二阶离散格式对各速度分量、局部含率及湍流分量等进行求解。求解时，在中心点储存变量，利用二阶迎风插值格式，利用权重法确定动量方程的系数，松弛系数取值范围为：εp＝0.38～0.74，εm＝0.40～0.70，εk，εε＝0.40～0.60，并使用ISPA(Inter-Phase-Slip-Algorithm)交错网格技术对各守恒方程进行离散计算，利用用SIMPLE算法求解压力校正方程和气固相含率，用总守恒作为收敛判据，小于0.001，时间步长取0.001秒。并以流场的体积分率图判断模拟的准确性。
数值模拟的边界条件设定应将进口边界设定为速度入口，并同时给出各相的流速与方向，液固相间无滑移，且速率均匀分布，气相湍动能耗散率为湍动能耗散率为在壁面处，取不渗透及非滑移条件，各相速度为零，即与壁面垂直的和平行的流速都为零，并根据工作面现场的实际情况对风流-粉尘两项流动的其他数值模拟参数进行设定。数值模拟应分别模拟大采高综采工作面顺风割煤和逆风割煤时的风流分布规律和粉尘分布规律，其中风流分布规律，主要包括工作面风流的总体规律，特别是人行道空间、溜子道空间处的风速分布规律。粉尘分布规律应包括顺风割煤和逆风割煤时的粉尘分布规律。特别是采煤机上风侧和下风侧有人工作区域的粉尘浓度分布规律及其影响因素。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法，其特征在于：包括支架负压二次除尘装置、采煤机负压二次除尘装置及湿式卷帘防尘网。其中，支架负压二次除尘装置和采煤机负压二次除尘装置根据水射流的卷吸机理不但进行喷雾降尘，而且能够形成负压区，卷吸作业区的高浓度粉尘团，提高降尘效率，湿式卷帘防尘网通过将水雾喷在滤网上，在水的表面张力作用下形成滤膜，气流中粉尘与之接触碰撞机率增加，提高捕尘效率，并根据现场数值模拟，根据风流和粉尘的分布情况，对三种降尘措施的布置位置和方式进行设计，并配合使用，以达到降低工作面粉尘浓度的目的。
2.按照权利要求1所述一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法，其特征在于：所述支架负压二次除尘装置由固定装置、喷雾装置和吸尘除尘装置三部分构成。安装在大采高综采工作面液压支架上，且其安装形式和设计应以大采高综采工作面的风流和粉尘分布规律为设计基础，综合考虑选定安装位置的安装条件。其安装位置和作用区域的粉尘浓度应不低于50mg/m3，风速不应超过工作面入口风速的1.1倍，且其吸风口可处于人作业空间，喷雾口所形成的喷雾场不应覆盖有人作业空间。
3.按照权利要求1所述一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法，其特征在于：所述采煤机负压二次除尘装置采用喷雾箱体的设计，由喷雾产生的负压将采煤时分布在采煤机周围的高浓度粉尘卷吸到箱体中，并在箱体内集中沉降。其安装应以大采高综采工作面的风流和粉尘分布规律和工作面的安装条件为基础，应固定在采煤机上的背风侧，并根据大采高综采工作面的风流和粉尘分布情况进行调整，其工作区域风速不超过工作面入口风速的0.5倍，雾场应覆盖采煤机滚筒。
4.按照权利要求1所述一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法，其特征在于：所述湿式卷帘防尘网由卷帘轴、滤网和水幕组成水幕的水雾喷在滤网上，在水的表面张力作用下形成滤膜，增加粉尘与水接触碰撞机率，提高捕尘效率。用于挡尘帘的喷嘴适宜选择雾化角大、耗水量小的喷嘴，喷头方向调整为与风流方向成迎风45°角，卷帘轴采用直径为5cm钢管制作，由液压马达控制，以保证到大型设备移动的机动灵活性。设计安装应以大采高综采工作面的风流和粉尘分布规律和工作面断面大小为设计基础，安装在液压支架上，且其尺寸应于工作面的断面尺寸相配合，其宽度在大采高综采工作面液压支柱到采煤机横向最短距离的0.4倍到0.7倍之间，高度应确保到地面最短距离大于采煤机机身的高度，但不应超过1.5倍的采煤机机身高度。以实现在发挥功能的前提下不妨碍工作面的正常工作。
5.按照权利要求1所述一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法，其特征在于：所述数值模拟采用FLUENT流体模拟软件进行，模拟工作面的风流、粉尘宏观分布情况，采用风流-粉尘两相流体湍流流动的数学模型进行计算，其参数设置符合工作面现场实际，其数值解法根据模型的复杂程度选择相应的简算方法，保证计算的精度整体上在可接受范围内，进行数值模拟前根据工作面情况建立物理模型并进行网格划分，所建立的物理模型将大采高综采工作面的模拟计算区域整体视为长方体，并对计算区域内的设备设施进行抽象简化，具体为：由于液压支架后方空间较小而且对粉尘流动的影响很小，因此液压支架后方空间不予考虑，将大采高综采工作面空间视为在长方体的基础上扣掉液压支架后方空间的一个体积模型，电缆槽将巷道分为人行道空间和溜子道空间；采煤机机体表面的复杂结构情况对风流、粉尘的分布规律影响不大，可以忽略不计，将其简化为长方体；由于采煤机摇臂和滚筒会对工作面风流和粉尘产生阻流和绕流作用，同时也是粉尘源，将其简化为与实际外形相近的圆台体；电缆槽沿工作面纵向布置，工作面下部空间的粉尘和风流分布影响较大，简化为长方体；液压支架简化支架顶梁和底座、馏子、煤壁等简化为平面边界，液压支柱简化为有一定倾斜角度的长方体。并建立好物理模型后，在保证计算精度整体上在可接受范围的前提下，模型网格划分为0.5的四面体网格。
6.按照权利要求5所述一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法，其特征在于：所述数值模拟采用二阶离散格式对各速度分量、局部含率及湍流分量等进行求解，求解时，在中心点储存变量，利用二阶迎风插值格式，利用权重法确定动量方程的系数，松弛系数取值范围为：εp＝0.38～0.74，εm＝0.40～0.70，εk，εε＝0.40～0.60，并使用ISPA交错网格技术对各守恒方程进行离散计算，利用用SIMPLE算法求解压力校正方程和气固相含率，用总守恒作为收敛判据，小于0.001，时间步长取0.001秒，并以流场的体积分率图判断模拟的准确性；数值模拟的边界条件设定应将进口边界设定为速度入口，并同时给出各相的流速与方向，液固相间无滑移，且速率均匀分布，气相湍动能耗散率为湍动能耗散率为在壁面处，取不渗透及非滑移条件，各相速度为零，即与壁面垂直的和平行的流速都为零，并根据工作面现场的实际情况对风流-粉尘两项流动的其他数值模拟参数进行设定；数值模拟分别模拟大采高综采工作面顺风割煤和逆风割煤时的风流分布规律和粉尘分布规律，其中风流分布规律，主要包括工作面风流的总体规律，特别是人行道空间、溜子道空间处的风速分布规律，粉尘分布规律包括顺风割煤和逆风割煤时的粉尘分布规律，特别是采煤机上风侧和下风侧有人工作区域的粉尘浓度分布规律及其影响因素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910011593.4A CN109630187A (zh) | 2019-01-07 | 2019-01-07 | 一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910011593.4A CN109630187A (zh) | 2019-01-07 | 2019-01-07 | 一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109630187A true CN109630187A (zh) | 2019-04-16 |
Family
ID=66057977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910011593.4A Pending CN109630187A (zh) | 2019-01-07 | 2019-01-07 | 一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109630187A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111103221A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-05-05 | 神华神东煤炭集团有限责任公司 | 一种煤矿综采面粉尘时空分布探测方法及探测系统 |
| CN111425243A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-17 | 盐城摩因宝新材料有限公司 | 煤炭矿区基于气候气象条件的降尘方法及系统 |
| CN111927522A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-11-13 | 安徽理工大学 | 一种用于煤矿综采面液压支架物理捕尘装置 |
| CN112432883A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-03-02 | 中信国安建工集团有限公司 | 建筑施工场所道路扬尘分散规律模拟装置及模拟方法 |
| CN113027452A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-06-25 | 山东科技大学 | 一种大采高综采工作面多级多维雾化粉尘防治方法及装置 |
| CN113177370A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-27 | 山东科技大学 | 考虑环境湿度因素风流-粉尘气固两相流动数值模拟方法 |
| CN114017123A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-02-08 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种综采工作面分布式智能感应除尘系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU846762A1 (ru) * | 1979-11-01 | 1981-07-15 | Государственный Макеевский Научно-Иссле-Довательский Институт По Безопасностиработ B Горной Промышленности | Стенд дл исследовани пылевыделени из пОТОКА изМЕльчЕННОгО МАТЕРиАлА |
| CN102312677A (zh) * | 2011-09-23 | 2012-01-11 | 河南中煤矿业科技发展有限公司 | 矿用水射流降尘喷雾装置 |
| CN104198344A (zh) * | 2014-08-19 | 2014-12-10 | 山东科技大学 | 风流-雾滴-粉尘三相介质耦合沉降的实验装置及方法 |
| CN204203042U (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-11 | 山东科技大学 | 一种风流场下喷雾降尘规律的模拟实验装置 |
| CN104564068A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-29 | 山东科技大学 | 一种用于煤矿大采高综采工作面的粉尘综合防治装置 |
| CN105386776A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-03-09 | 山东科技大学 | 矿井干喷作业区粉尘运移及防治的仿真实验装置与方法 |
| CN107515984A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-12-26 | 黑龙江工业学院 | 一种风幕控尘气固两相流数值模拟方法 |
-
2019
- 2019-01-07 CN CN201910011593.4A patent/CN109630187A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU846762A1 (ru) * | 1979-11-01 | 1981-07-15 | Государственный Макеевский Научно-Иссле-Довательский Институт По Безопасностиработ B Горной Промышленности | Стенд дл исследовани пылевыделени из пОТОКА изМЕльчЕННОгО МАТЕРиАлА |
| CN102312677A (zh) * | 2011-09-23 | 2012-01-11 | 河南中煤矿业科技发展有限公司 | 矿用水射流降尘喷雾装置 |
| CN104198344A (zh) * | 2014-08-19 | 2014-12-10 | 山东科技大学 | 风流-雾滴-粉尘三相介质耦合沉降的实验装置及方法 |
| CN204203042U (zh) * | 2014-11-12 | 2015-03-11 | 山东科技大学 | 一种风流场下喷雾降尘规律的模拟实验装置 |
| CN104564068A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-29 | 山东科技大学 | 一种用于煤矿大采高综采工作面的粉尘综合防治装置 |
| CN105386776A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-03-09 | 山东科技大学 | 矿井干喷作业区粉尘运移及防治的仿真实验装置与方法 |
| CN107515984A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-12-26 | 黑龙江工业学院 | 一种风幕控尘气固两相流数值模拟方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 左前明: "大采高综采工作面煤尘扩散规律及防治技术研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111103221A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-05-05 | 神华神东煤炭集团有限责任公司 | 一种煤矿综采面粉尘时空分布探测方法及探测系统 |
| CN111425243A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-17 | 盐城摩因宝新材料有限公司 | 煤炭矿区基于气候气象条件的降尘方法及系统 |
| CN111927522A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-11-13 | 安徽理工大学 | 一种用于煤矿综采面液压支架物理捕尘装置 |
| CN112432883A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-03-02 | 中信国安建工集团有限公司 | 建筑施工场所道路扬尘分散规律模拟装置及模拟方法 |
| CN113027452A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-06-25 | 山东科技大学 | 一种大采高综采工作面多级多维雾化粉尘防治方法及装置 |
| CN113177370A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-27 | 山东科技大学 | 考虑环境湿度因素风流-粉尘气固两相流动数值模拟方法 |
| CN113177370B (zh) * | 2021-04-07 | 2023-11-10 | 山东科技大学 | 考虑环境湿度因素风流-粉尘气固两相流动数值模拟方法 |
| CN113027452B (zh) * | 2021-04-07 | 2023-11-14 | 山东科技大学 | 一种大采高综采工作面多级多维雾化粉尘防治方法及装置 |
| CN114017123A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-02-08 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种综采工作面分布式智能感应除尘系统 |
| CN114017123B (zh) * | 2021-11-08 | 2023-09-19 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种综采工作面分布式智能感应除尘系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109630187A (zh) | 一种基于工作面现场煤尘扩散规律的工作面粉尘防治方法 | |
| Yin et al. | Simulation analysis and engineering application of distribution characteristics about multi-stage atomization field for cutting dust in fully mechanized mining face | |
| Peng et al. | Research on mine dust suppression by spraying: development of an air-assisted PM10 control device based on CFD technology | |
| CN103266909B (zh) | 巷道机组掘进割煤中工作面煤尘的除尘方法及除尘室 | |
| CN205461539U (zh) | 一种塔吊高空喷淋降尘系统 | |
| CN103291348B (zh) | 综采工作面粉尘超限自动降尘方法 | |
| CN203584430U (zh) | 新型采煤机控降尘装置 | |
| CN204876522U (zh) | 一种具有喷淋结构的脚手架 | |
| Zhang et al. | Numerical simulation and engineering application of multistage atomization dustfall at a fully mechanized excavation face | |
| CN105065056B (zh) | 一种煤矿井下多级节能巷道清洗装置 | |
| CN108843374A (zh) | 一种移动式矿用湿式振弦旋流除尘器 | |
| CN107515984A (zh) | 一种风幕控尘气固两相流数值模拟方法 | |
| CN208168922U (zh) | 采煤机用负压降尘装置 | |
| CN204619616U (zh) | 一种用于施工现场的降尘装置 | |
| CN207739731U (zh) | 一种抑尘降温施工围挡 | |
| CN206391816U (zh) | 设于隧道洞门处的除尘装置 | |
| CN109063284A (zh) | 煤矿综掘面风筒出风口参数变化下的粉尘浓度预测方法 | |
| CN204729118U (zh) | 一种巷道喷雾除尘降尘装置 | |
| CN206028248U (zh) | 一种预喷涂工件除尘系统 | |
| CN205091640U (zh) | 混凝土仓面小气候控制系统 | |
| CN207193981U (zh) | 混凝土仓面用喷雾风炮 | |
| CN105302205A (zh) | 混凝土仓面小气候控制系统 | |
| CN205127618U (zh) | 一种循环喷淋栅板式降尘装置 | |
| CN205235651U (zh) | 一种节水式施工现场除尘设备 | |
| CN106498893A (zh) | 一种施工现场全地形除尘装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190416 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |