CN114297794A - 一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法 - Google Patents
一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114297794A CN114297794A CN202111608063.1A CN202111608063A CN114297794A CN 114297794 A CN114297794 A CN 114297794A CN 202111608063 A CN202111608063 A CN 202111608063A CN 114297794 A CN114297794 A CN 114297794A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dust
- fully
- mass concentration
- spray head
- mechanized
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 6
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 claims 3
- 230000027648 face development Effects 0.000 claims 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 206010035653 pneumoconiosis Diseases 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 208000005069 pulmonary fibrosis Diseases 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Prevention Of Fouling (AREA)
- Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
Abstract
本发明涉及煤矿综掘工作面粉尘防治体系技术领域，具体是一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法。S1：实地调研巷道宽度L、巷道高度H以及掘进机的截割深度，S2：实地调研得到综掘工作面的通风方式、风量以及风筒的出口位置，S3：根据掘进机一个循环作业进尺的三维空间体积及综掘工作面通风方式，建立数值模型，S4：在综掘工作面连续推进的数值模型中，模拟并统计区域A1和区域A2，S5：综掘工作面掘进机一个循环作业进尺条件下，布置喷头位置、设计喷头的工艺参数。S6：在喷头旁布置呼吸性粉尘质量浓度监测仪，实时监测呼吸性粉尘质量浓度的变化。S7：掘进机开始第一个循环作业，喷头作业开始，直至第一个喷雾循环作业结束。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿综掘工作面粉尘防治体系技术领域，具体是一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法。
背景技术
综掘工作面目前主要采用掘进机掘进，负压风筒抽出式通风，采用外高压喷雾降尘，在掘进工作面、锚喷支护作业点以及装、运、卸煤皮带产生大量粉尘，煤尘具有自燃性，煤尘爆炸的破坏性强，造成的灾难是不可挽回的。产生的粉尘中呼吸性粉尘危害更为严重，作业人员长期接触呼吸性粉尘，吸入的粉尘会沉积在肺部，引发弥漫性肺纤维化，从而导致尘肺病。
目前，综掘工作面防降尘技术已经不能完全满足我国煤矿的需要，亟待开发推广更高效的防降尘技术，如在高瓦斯、大风量的工作面，现有的除尘设备在处理风速配套方面存在缺陷;综掘工作面设计时没有同时考虑控尘、除尘设备的安装要求。
目前，粉尘监测技术滞后。我国呼吸性粉尘连续监测技术尚属空白，无法对作业场所的呼吸性粉尘污染状况进行连续实时监测，构建适合我国国情的尘肺病预警系统存在困难，对作业人员的健康难以提供及时保障。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的除尘设备在处理风速配套方面存在缺陷，克服呼吸性粉尘连续监测技术尚属空白的问题，提供一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法。
本发明采取以下技术方案：一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法，包括以下步骤：
S1：实地调研巷道宽度L、巷道高度H以及掘进机的截割深度，计算巷道断面面积和掘进机一个循环作业进尺的三维空间体积。
S2：实地调研得到综掘工作面的通风方式、风量以及风筒的出口位置，确定风流走向以及风速S1m/s。
S3：根据掘进机一个循环作业进尺的三维空间体积及综掘工作面通风方式，建立数值模型，模拟掘进机一个循环作业进尺条件下粉尘的扩散规律，粉尘粒度rμm与呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3分布。
S4：在综掘工作面连续推进的数值模型中，模拟并统计区域Ai，其中区域A1是呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准呼吸性粉尘质量浓度2.5 mg/m3的区域，区域A2是粉尘粒度rμm≤其自然沉降粒度100μm的区域。
S5：综掘工作面掘进机一个循环作业进尺条件下，布置喷头位置、设计喷头的工艺参数。
（1）喷头布置位置的选择：
结合呼吸性粉尘扩散质量浓度b（单位：mg/m3）大于等于标准呼吸性粉尘质量浓度B（单位：mg/m3）的区域A1；粉尘粒度r（单位：μm）小于其自然沉降粒度R（单位：μm）的区域A2；在区域空间Ai内布置喷头。
（2）喷头工艺参数的设计：
喷头的注水压力P（单位：MPa）使喷头产生的雾滴粒径C（单位：μm）满足：4r≤C≤10r（单位：μm）。
喷头的扩散半径为M（单位：m），其中M≥max{L,H}。
喷头的喷孔直径D（单位：mm）与其射出的液滴速度S2（单位：m/s）成反比关系，选取适当喷孔直径D（单位：mm）的喷头，在满足注水压力P（单位：MPa）的前提下，使液滴速度S2（单位：m/s）与风速S1（单位：m/s）。的相对速度S=|S1-S2|大于等于35m/s。
S6：在喷头旁布置呼吸性粉尘质量浓度监测仪，实时监测呼吸性粉尘质量浓度的变化。
S7：掘进机开始第一个循环进尺作业，若检测到呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准呼吸性粉尘质量浓度2.5 mg/m3时，喷头喷雾作业开始，经过时间0~300 s，粉尘质量浓度监测仪检测到呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3＜标准呼吸性粉尘质量浓度2.5 mg/m3时，喷头喷雾作业停止，第一次循环喷雾作业结束。
S8：综掘工作面掘进机继续向前截割，依照掘进机第一个循环进尺作业时的除尘流程，进行第二次循环喷雾作业，依此进行全空间智能化综合除尘。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1）为综掘工作面除尘设备在处理风速配套方面的问题提供了一种新解决办法，保证了高瓦斯、大风量的工作面也能有效除尘降尘；2）综掘工作面设计的同时充分考虑了控尘、除尘设备的安装要求，在掘进过程中保证了设计好的配套工艺参数；3）提供了在掘进过程形成的空间内针对呼吸性粉尘进行连续除尘办法，适用性强，应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明使用的结构示意图；
图中标记：1-规划巷道，2-区域Ai，3-风速，4-喷头，5-粉尘质量浓度监测仪。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法，包括以下步骤，
S1：实地调研巷道1宽度L、巷道1高度H以及掘进机的截割深度，计算巷道1断面面积和掘进机一个循环作业进尺的三维空间体积。
S2：实地调研得到综掘工作面的通风方式、风量以及风筒的出口位置，确定风流走向以及风速S1m/s。
S3：根据掘进机一个循环作业进尺的三维空间体积及综掘工作面通风方式，建立数值模型，模拟掘进机一个循环作业进尺条件下粉尘的扩散规律，粉尘粒度rμm与呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3分布。
S4：在综掘工作面连续推进的数值模型中，模拟并统计区域Ai，其中区域A1是呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准呼吸性粉尘质量浓度2.5 mg/m3的区域，区域A2是粉尘粒度rμm≤其自然沉降粒度100μm的区域。
S5：综掘工作面掘进机一个循环作业进尺条件下，布置喷头位置、设计喷头的工艺参数。
（1）喷头布置位置的选择：
结合呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准呼吸性粉尘质量浓度2.5 mg/m3的区域A1；粉尘粒度rμm≤其自然沉降粒度100 μm的区域A2；在区域空间Ai内布置喷头4。
（2）喷头工艺参数的设计：
喷头4的注水压力8~12 MPa使喷头产生的雾滴粒径C在15~70 μm范围内并能满足：4r≤C≤10r（单位：μm）。
喷头4的扩散半径为Mm，其中M≥max{L,H}。
喷头4的喷孔直径D与其射出的液滴速度S2m/s成反比关系，选取喷孔直径为0.8~2mm的喷头，在满足注水压力8~12 MPa的前提下，使液滴速度S2m/s与风速3S1m/s的相对速度S=|S1-S2|≥35m/s。
S6：在喷头旁布置呼吸性粉尘质量浓度监测仪5，实时监测呼吸性粉尘质量浓度的变化。
S7：掘进机开始第一个循环进尺作业，若检测到呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准呼吸性粉尘质量浓度2.5 mg/m3时，喷头喷雾作业开始，经过时间0~300 s，粉尘质量浓度监测仪检测到呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3＜标准呼吸性粉尘质量浓度2.5 mg/m3时，喷头喷雾作业停止。第一次循环喷雾作业结束；
S8：综掘工作面掘进机继续向前截割，依照掘进机第一个循环作业进尺时的除尘流程，进行第二次循环喷雾作业，依此进行全空间智能化综合除尘。即建立数值模型，统计掘进机第二个循环作业进尺空间内部的区域Ai，并布置喷头。第二次循环喷雾作业后，掘进机进行第三个循环作业进尺，以此循环往复。
本发明通过数值模拟解决了除尘设备在处理风速配套方面的问题，在综掘工作面设计同时考虑了除尘设备的安装要求、保证了设计好的配套工艺参数。达到呼吸性粉尘连续除尘效果，对作业人员的健康提供及时保障。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (5)
1.一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1：实地调研巷道（1）宽度L、巷道（1）高度H以及掘进机的截割深度，计算巷道（1）断面面积和掘进机一个循环作业进尺的三维空间体积；
S2：实地调研得到综掘工作面的通风方式、风量以及风筒的出口位置，确定风流走向以及风速（3）S1m/s；
S3：根据掘进机一个循环作业进尺的三维空间体积及综掘工作面通风方式，建立数值模型，模拟掘进机一个循环作业进尺条件下粉尘的扩散规律，粉尘粒度rμm与呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3分布；
S4：在综掘工作面连续推进的数值模型中，模拟并统计区域Ai，其中区域A1是呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准呼吸性粉尘质量浓度2.5 mg/m3的区域，区域A2是粉尘粒度rμm≤其自然沉降粒度100μm的区域；
S5：在综掘工作面掘进机一个循环作业进尺条件下，布置喷头位置、设计喷头的工艺参数；
S6：在喷头旁布置呼吸性粉尘质量浓度监测仪（5），实时监测呼吸性粉尘质量浓度的变化；
S7：掘进机开始第一个循环作业进尺，若检测到呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准呼吸性粉尘质量浓度2.5 mg/m3时，喷头喷雾作业开始，经过时间0~300 s，粉尘质量浓度监测仪检测到呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3＜标准呼吸性粉尘质量浓度2.5 mg/m3时，喷头喷雾作业停止，第一次循环喷雾作业结束；
S8：综掘工作面掘进机继续向前截割，依照掘进机第一个循环作业进尺时的除尘流程，进行第二次循环喷雾作业，依此进行全空间智能化综合除尘。
2.根据权利要求1所述的综掘工作面全空间智能化综合除尘方法，其特征在于：所述的步骤S5中，结合呼吸性粉尘扩散质量浓度bmg/m3≥标准呼吸性粉尘质量浓度2.5 mg/m3的区域A1；粉尘粒度rμm≤其自然沉降粒度100 μm的区域A2；在区域空间Ai内布置喷头4。
3.根据权利要求1所述的综掘工作面全空间智能化综合除尘方法，其特征在于：所述的步骤S5中，喷头（4）注水压力8~12 MPa使喷头产生的雾滴粒径C在15~70μm范围内并能满足：4r≤C≤10r。
4.根据权利要求1所述的综掘工作面全空间智能化综合除尘方法，其特征在于：所述的步骤S5中，喷头（4）的扩散半径为Mm，其中M≥max{L,H}。
5.根据权利要求1所述的综掘工作面全空间智能化综合除尘方法，其特征在于：所述的步骤S5中，喷头（4）喷孔直径D与其射出的液滴速度S2m/s成反比关系，选取喷孔直径为0.8~2 mm的喷头，在满足注水压力8~12 MPa的前提下，使液滴速度S2m/s与风速（3）S1m/s的相对速度S=|S1-S2|≥35m/s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111608063.1A CN114297794B (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111608063.1A CN114297794B (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114297794A true CN114297794A (zh) | 2022-04-08 |
| CN114297794B CN114297794B (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=80970566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111608063.1A Active CN114297794B (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114297794B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114925586A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-08-19 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种煤矿综掘工作面长压短抽控风除尘装备参数计算方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103422880A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-12-04 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 岩巷综掘工作面除尘系统 |
| CN105784399A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-07-20 | 湖南科技大学 | 一种综掘工作面喷雾降尘模拟实验系统 |
| CN107620607A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-01-23 | 中国矿业大学 | 一种综掘工作面梯级雾化分区除尘方法 |
| JP2018016965A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 戸田建設株式会社 | 帯電水粒子を用いた粉塵除去方法と装置 |
| WO2019128184A1 (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 矿山作业人员呼吸尘累积接尘量计算方法及测试系统 |
| WO2020006816A1 (zh) * | 2018-07-02 | 2020-01-09 | 山东科技大学 | 一种用于综采工作面移架产尘的空间立体化控除尘方法 |
| CN112329302A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-02-05 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种井下产尘环境模拟仿真及三维可视化分析系统 |
| US20210047927A1 (en) * | 2019-04-24 | 2021-02-18 | Shandong University Of Science And Technology | Absorption-induction convectional dust-controlling/removing air/fog curtain device of fully-mechanized working face and method thereof |
-
2021
- 2021-12-27 CN CN202111608063.1A patent/CN114297794B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103422880A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-12-04 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 岩巷综掘工作面除尘系统 |
| CN105784399A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-07-20 | 湖南科技大学 | 一种综掘工作面喷雾降尘模拟实验系统 |
| JP2018016965A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 戸田建設株式会社 | 帯電水粒子を用いた粉塵除去方法と装置 |
| CN107620607A (zh) * | 2017-09-12 | 2018-01-23 | 中国矿业大学 | 一种综掘工作面梯级雾化分区除尘方法 |
| WO2019128184A1 (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 矿山作业人员呼吸尘累积接尘量计算方法及测试系统 |
| WO2020006816A1 (zh) * | 2018-07-02 | 2020-01-09 | 山东科技大学 | 一种用于综采工作面移架产尘的空间立体化控除尘方法 |
| US20210047927A1 (en) * | 2019-04-24 | 2021-02-18 | Shandong University Of Science And Technology | Absorption-induction convectional dust-controlling/removing air/fog curtain device of fully-mechanized working face and method thereof |
| CN112329302A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-02-05 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种井下产尘环境模拟仿真及三维可视化分析系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 岳勃;: "基于旋流分风作用的综掘面综合除尘技术研究及应用", 同煤科技, no. 03, 15 June 2017 (2017-06-15) * |
| 陈贵;王德明;王和堂;韩方伟;马岩;: "大断面全岩巷综掘工作面泡沫降尘技术", 煤炭学报, no. 11, 15 November 2012 (2012-11-15) * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114925586A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-08-19 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种煤矿综掘工作面长压短抽控风除尘装备参数计算方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114297794B (zh) | 2024-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Peng et al. | Research on mine dust suppression by spraying: development of an air-assisted PM10 control device based on CFD technology | |
| CN112343645B (zh) | 一种掘进工作面降尘装置及方法 | |
| CN103291348B (zh) | 综采工作面粉尘超限自动降尘方法 | |
| CN114297794A (zh) | 一种综掘工作面全空间智能化综合除尘方法 | |
| CN109736802B (zh) | 一种泡沫-水雾-风幕三级联动降尘系统及降尘方法 | |
| CN203463049U (zh) | 一种煤矿井下风力排渣钻孔降尘装置 | |
| CN208650848U (zh) | 用于综掘工作面的泡沫-水雾-风幕三级联动降尘系统 | |
| CN103758557A (zh) | 矿井粉尘分级组合降尘方法及装置 | |
| CN108194124A (zh) | 一种行走式矿用风水联动喷雾降尘装置及其应用方法 | |
| CN203867572U (zh) | 一种掘进机降尘系统 | |
| CN204591331U (zh) | 伴随高浓度硫化氢及瓦斯的矿井掘进巷道通风系统 | |
| CN112392535A (zh) | 一种气雾湍流流体治理煤矿掘进工作面粉尘的方法 | |
| CN209354149U (zh) | 一种基于高速粒子冲击—机械联合破岩的新型隧道掘进机 | |
| CN209942870U (zh) | 一种矿用风水联动喷雾降尘装置 | |
| CN102322286A (zh) | 一种煤矿综掘巷道回风压制综合降尘方法 | |
| CN202467840U (zh) | 一种压气式高倍数泡沫降尘器 | |
| CN208220693U (zh) | 矿用抑尘除尘装置 | |
| CN203905946U (zh) | 风水混合喷雾降尘装置 | |
| CN206233926U (zh) | 煤机喷雾装置 | |
| CN203515593U (zh) | 采煤机负压雾化二次降尘装置 | |
| CN208294558U (zh) | 自吸式矿用恒压风水联动喷雾降尘系统 | |
| CN101307691A (zh) | 井下采煤机、综掘机风水混合喷雾的方法 | |
| CN203664100U (zh) | 防腐钢管喷涂粉房回收装置 | |
| CN203050759U (zh) | 一种泡沫除尘系统 | |
| CN212614704U (zh) | 一种掘锚机截割部外喷雾系统 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |