一种测量矿井粉尘浓度的新方法.pdf

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1、煤矿现代化2012年第2期总第107期一种测量矿井粉尘浓度的新方法冯浩，程学珍z。张夫楼(1．兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿。山东邹城2735002；2．山东科技大学，山东青岛266590)摘要针对煤矿井下作业场所湿度变化影响粉尘浓度测量精度，导致不当喷雾造成煤随水流失和浪费水资源等现状，提出了一种基于湿度的粉尘浓度修正因子，建立了关系模型。试验结果表明：粉尘浓度修正因子和所建浓度湿度关系模型具有有效性和科学性，对解决煤矿井下粉尘问题具有较好的指导。关键词矿井粉尘；湿度；浓度；关系模型中图分类号：TD714+．3文献标志码：B文章编号：1009—0797(2012)02—0055—03粉尘危

2、害是煤矿主要自然灾害之一。浓度过高于5o％H~，颗粒常以“干”的状态存在于大气当中，显会引发尘肺病和煤尘爆炸，影响煤矿安全生产3I。示为气固两相流，其浓度和粒子分布是影响散射能力因此，测尘、防尘是保证煤矿安全生产的一项重要工的主要因素；当相对湿度高于50％时显示为气溶胶作。目前，国内外煤矿普遍采用湿式喷雾降尘的方法形式，相对湿度的影响会使颗粒基本的物理状态发生对粉尘浓度进行控制，但由于缺乏科学的检测与自动明显的改变。其中颗粒物粒径和形状的变化最为明控制，导致实际应用中存在盲目性，浪费了大量水资显；当相对湿度为90％H~其显示为气液两相流，颗粒源，并使煤成为煤泥、煤水随井下水而流失，同时加大

3、的形状也从原来的不规则几何体转变为近似球形。了湿度对生产过程的影响。本文针对上述现状，提出2浓度湿度模型建立一种基于浓度湿度关系模型对粉尘浓度进行测量及控制的方法，旨在减少粉尘浓度测量误差，合理控制从式(1)得到了相对湿度对粒径的影响。现场喷雾降尘次数，以降低煤的流失和现场f作湿度。现实际是，当粉尘颗粒和水汽之间成为气溶胶或气液场实验表明了该方法的科学性和实用性。两相流时，悬浮在作业场所中的粉尘因颗粒的增大等因素迅速下降，从而粉尘浓度也下降。在此情况1湿度对粉尘粒径的影响下目前的测尘方法测得的粉尘浓度要比实际浓度悬浮在矿井中的粉尘微小颗粒，其形态、性质发高得多，因此为了减少水资源的浪费和正

4、确测得粉生着各种变化，矿井中的水汽是影响这种变化的重要尘浓度，有必要研究湿度对粉尘浓度的影响，建立囚素之一。水汽在粉尘微小颗粒表面上凝结，使得颗湿度对浓度影响的数学模型。粒增大。由于颗粒构成组分的亲水性质不同，因此颗2．1浓度修正因子设立粒整体表现为不同的亲水增长能力，这种亲水特性的文献[7]提出了一种粉尘浓度修正因子与相对差异影响着颗粒在矿井环境中的特性和行为，从而也湿度的经验函数关系，如式(3)所示影响颗粒的散射能力等。颗粒在光散射法测量中随湿DLT2CF~1+0．25÷(3)度增加的亲水成长模型可表示为(；]：l—nn其与相对湿度的关系曲线如图1所示D3=D03(1十Epf)(1)式

5、中：D和D为湿润和干燥情况下的颗粒直径；RH为相对湿度；E为干燥颗粒的可溶分数；p为干燥颗粒的密度；f为一个复合函数，f的定义为：f=<8>(2)式中：为van’tHof因子；<8>为颗粒的可溶分数；M为水的分子量；M为可溶颗粒的平均分子量。由上述可得：当环境参数D。、E、p、f一定时，颗刚粒粒径D随相对湿度的变化而变化，当相对湿度低图1浓度修正因子与湿度关系图·55·煤矿现代化2012年第2期总第107期从图1中看出：此图能较好地反映出湿度对因屏幕上显示三组数，第一组数为采样前滤膜重量，子的影响，但当湿度较大时，影响过速，为了缓冲影响第二组数为采样后滤膜重量，第三组数便为仪器

6、自过速的缺点，提出如下的修正因子进行修正。动计算生成的粉尘浓度值c。。设立修正因子为：(5)采样结束后，用镊子将滤膜从滤膜夹上取下，受尘面向内折叠，用衬纸包好，放人样品袋，带Cx=1+0．25一----一(4)回实验室进行分析。二者的关系曲线如图2所示同时同地点采集相对湿度值RH。3．2实验数据及分析现场实验测得数据如表1所示：表1现场粉尘浓度湿度数据表工5。5。64·。。·。。。··至霹166．6l74．13164．35163．93163．2377．150-R436．823．4356mg／mI浓度湿度实验关系图如图3所示图2本文浓度修正因子与湿度关系图2．2浓度湿度关系模型设立设粉尘浓度

7、为c，修正因子为c，相对湿度为RH，现粉尘浓度传感器测量粉：尘浓度值为C。，定义C为：}tH‘Jc=Co(5)图3浓度湿度关系图从图3看出：①湿度低于65％时粉尘浓度基本不随湿度的变化而变化，但当湿度超过65％后浓度随3实验及分析湿度的变化较大，随着湿度的增大浓度的总体趋势减3．1实验过程小；②但即使当湿度达到90％时，传统方法测得的粉采集粉尘浓度及湿度地点：某煤矿综采工作尘浓度值c。也超过lOmg／m，这就意味着按照相