论文部分内容阅读
煤炭开采过程中由于煤层厚度较高,往往采用综合机械化放顶煤开采,随着煤矿机械化程度的提高,综放工作面采用体积较大,效率更高的采煤设备,致使煤矿现场粉尘浓度居高不下。综放工作面设备较多、布置较复杂,风流在工作面内流动规律较复杂,使得粉尘运移扩散规律难以预测,导致综放工作面采用的降尘设备难以达到理想效果,严重威胁着煤矿安全生产及工人的生命健康。由于呼吸性粉尘粒径更小,对工人身体及机械设备危害更大,因此,研究综放工作面呼吸性粉尘运移扩散规律对于科学指导煤矿现场粉尘治理、职业病防治及降尘设备的研发具有重要意义。本文运用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的方法,对综放工作面呼吸性粉尘在时间和空间的运移扩散规律进行的研究,得出了各工序单独作业及整体作业时呼吸性粉尘在工作面内浓度及运移速度的变化情况,并针对综放工作面各工序产尘特点进行了喷嘴的优选及应用,大大降低了工作面粉尘浓度。首先建立了综放工作面风流-呼吸性粉尘两相流数学模型,运用SolidWorks三维建模软件建立了较符合现场的一比一等比例物理模型,然后运用ANSYS-ICEM网格划分软件对物理模型进行非结构网格的划分,并对网格进行优化,删除质量较差的网格,从而使网格质量达到数值模拟的要求。通过局部网格的细化,从而达到数值模拟过程中对物理模型的局部精确求解。通过ANSYS-fluent数值模拟软件对综放工作面风流-呼吸性粉尘运移规律进行数值模拟,通过数值模拟得出了风流在整个工作面内的变化趋势,风流速度呈现先减小再增大后减小的趋势。结合风流流动规律,对综放工作面各工序单独作业及整体作业时呼吸性粉尘在时间和空间的运移扩散规律进行模拟,得出各工序整体作业相比于单独作业时呼吸性粉尘浓度较高,呼吸性粉尘在风流的携带作用下运移,结合风流流动情况,分析了各工序单独作业及整体作业时呼吸性粉尘运移速度,最终得出了综放工作面呼吸性粉尘时空演化规律。通过喷嘴雾化实验,对喷嘴进行了优选,针对各工序产生的呼吸性粉尘粒径所占比重,结合数值模拟的结果,确定了各工序所应用喷嘴,并在现场进行了安装,现场应用后,大大降低了综放工作面粉尘浓度,全尘及呼吸性粉尘的平均降尘率分别为89.3%、89.5%,降尘效果良好,极大地改善了综放工作面工人的作业环境。