综掘工作面涡流控尘除尘系统的研究及应用

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1、综掘工作面涡流控尘除尘系统的研究及应用太原理工大学矿业工程学院2012级工程硕士王浩45目录1项目研究的背景及目标11.1研究背景11.2项目研究的内容及拟解决的关键问题11.3项目研究的预期成果21.4研究的目标22掘进工作面通风降尘技术的现状及分析42.1掘进工作面通风方式42.2掘进工作面防尘降尘技术分析62.2.1粉尘的危害和掘进工作面产尘特点62.2.2喷雾降尘技术分析72.2.3混合通风除尘技术分析82.3涡流控尘技术92.3.1空气风幕阻隔技术92.3.2涡流控尘技术102.4除尘风机的要求和选择122.4

2、.1行业标准对除尘器的要求122.4.2湿式纤维栅除尘风机的性能133综掘工作面涡流控尘系统的设计153.1掘进巷道通风除尘工艺的设计153.1.1通风除尘系统的设计依据153.1.2通风除尘系统的设计163.1.3通风除尘系统工艺参数183.2除尘风机的选型183.3除尘风机的运载小车设计203.4附壁风筒的设计223.5附壁风筒的吊挂结构设计22454涡流控尘技术的数值模拟及优化244.1数学模型的建立及数值计算方法244.1.1附壁风筒控尘系统数学模型的建立244.1.2数值模拟方法254.2物理模型及边界条件27

3、4.2.1物理模型274.2.2边界条件及颗粒源参数284.3掘进工作面流场和浓度场模拟结果284.3.1气流沿巷道的分布规律284.3.2司机前后流场分析294.4.3粉尘扩散规律304.4通风除尘系统性能比较和优化324.4.1附壁风筒位置变化对巷道内流场和浓度场的影响324.4.2有附壁风筒与无附壁风筒的比较334.4.3吸风口位置对巷道内流场和浓度场的影响344.4.4吸风口分布对巷道内流场和浓度场的影响354.4.5部分气流从附壁风筒的中心轴向方向喷出364.5结论385项目研究的实施过程395.1项目实施前的

4、基本情况395.2项目实施过程中出现的问题和解决方案395.2.1除尘风机的选择问题395.2.2附壁风筒的安装415.2.3其它问题415.3工作面含尘浓度测试结果425.4涡流控尘技术存在的问题和解决方法436结论4445451项目研究的背景及目标1.1研究背景太原煤气化集团公司嘉乐泉煤矿为低瓦斯煤矿，掘进巷道为煤巷，掘进机掘进。掘进巷道断面尺寸为宽3.2m、高2.5m，平顶，巷道面积8m2。煤矿掘进工作面是作业人员比较密集的场所，也是瓦斯涌出和产尘量较大的地方，威胁安全生产和故障人员健康。在嘉乐泉煤矿，利用的是长压

5、短抽型的通风除尘形式，工作面新风由压入式灌入，污风再由抽风机抽出。这一通风方式存在以下问题：（1）压风冲击产尘点形成的含尘气流，不可能全部由抽出式风机抽出，有一部分必须进入巷道内，形成对巷道的非常污染；（2）工作面粉尘浓度高，掘进机司机处在粉尘气流中中，遮挡操作视线，容易造成安全事故，降低工作效率；（3）循环风易在除尘系统中出现，让效果不明显；（4）因为系统除尘效率不高，在污染的环境中，人工、设备共同作业，人体受损大；（5）存在粉尘爆炸隐患。粉尘的危害有目共睹。长期以来，集团公司领导十分重视掘进工作面粉尘污染问题，嘉乐泉

6、煤矿也尝试了有关通风除尘方法，但治理效果不尽人意。集团公司通风管理部从维护矿工身体健康、保证煤矿安全生产和提高掘进工作效率出发，针对本公司煤矿特点，提出开展综掘工作面涡流控尘综合除尘系统研究，研究成果将为本公司所有煤矿的掘进工作面综合治理提供依据。1.2该项目研究的内容及拟解决的关键问题根据项目研究规划，研究内容包括：（1）合理应用综掘工作面涡流控尘系统依据现有煤矿的通风降尘系统，结合国内外应用研究成果和公司掘进巷道的特点，设计符合《煤矿安全规程》的通风除尘工艺，通过优化系统配备设备的结构和参数，把附壁风筒形成的涡流控尘

7、技术应用在公司嘉乐泉煤矿综掘工作面上，实现掘进工作面的高效防尘降尘目的。45（2）配套设备选择和设计从实际出现，设计出合理的附壁风筒，选择配备的除尘风机，明确输送机、掘进机、除尘系统三者间位置里阿尼。设计出相应的设备与结构支撑，保证掘进机与通风除尘系统一体化。设计吊挂设备，保障附壁风筒工作的随进退。（3）优化系统结构通过综掘工作面断面大小、巷道现有条件、支护形式、现场静压水压力、巷道风速、压入风量、瓦斯浓度、温度、坡度等参数以及皮带机、掘进机的规格尺寸的综合研究，以《煤矿安全规程》为前提，提出适合公司煤矿特点的综掘工作面

8、粉尘综合防治方案。拟解决的关键问题：由于附壁风筒吊挂笨重，而工作面空间小，通风除尘系统关键问题是要解决附壁风筒如何吊挂、放置、移动问题。1.3项目研究的预期成果综掘工作面涡流控尘综合除尘系统研究的预期使用效果如下：在除尘系统吸入口，其总粉尘浓度平均值在440mg/m³，在除尘系统排放口位置，其总粉尘浓度平均值为30m