控尘风筒出风口形式变化对掘进工作面粉尘运移的影响研究.pdf
《控尘风筒出风口形式变化对掘进工作面粉尘运移的影响研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《控尘风筒出风口形式变化对掘进工作面粉尘运移的影响研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、45tunneling working faceJ.Safety in Coal Mines,2023,54(8):45-51.移动扫码阅读SUN Liansheng.Study on the influence of air outlet form change of dust control air duct on dust transport in(8):45-51.孙连胜.控尘风筒出风形式变化对掘进面粉移的全,2 0 2 3,54SafetyinCoalMinesAug.20232023年8 月煤砺发全Vol.54No.8第8 期第54卷D0I:10.13347/ki.mkag.202
2、3.08.009控尘风筒出风口形式变化对掘进工作面粉尘运移的影响研究孙连胜(国能神东煤炭集团有限责任公司,陕西榆林7 1 930 0)摘要:为研究控尘风筒出风口形状及数量变化对掘进巷道主要区域风速变化和粉尘运移的影响,通过FLUNET软件,对不同控风口形状、不同控风口间距分别进行模拟计算,得到对应条件下巷道内1.5m高度断面、距迎头不同距离断面的风速及粉尘浓度变化云图,以及人行侧采样点位置的风速及粉尘浓度变化曲线图,结合寸草塔煤矿并下掘进巷道进行验证。研究结果表明:在压抽比1.2、轴径向出风比1:3条件下,圆柱形控风口控尘效果优于矩形控风口和单个矩形控风口;控风口间距为7 50 mm控尘风筒主
3、要位置的粉尘浓度小于间距为50 0 mm对应位置的粉尘浓度;现场验证过程中,不同控风口条件下,司机最大降尘效率为92.54%,粉尘浓度为41.3mg/m,一运与二运转载点后方5m位置最大降尘效率为91.56%,粉尘浓度为31.7 mg/m,控风口间距为7 50 mm的控尘效果优于间距为50 0 mm的控尘效果,这与数值模拟结果一致。关键词:控风口形状;控风口间距;控尘效果;粉尘浓度;粉尘运移中图分类号:TD714文献标志码:A文章编号:1 0 0 3-496 X(2023)08-0045-07Study on the influence of air outlet form change of
4、 dust control air duct on dust transportin tunneling working faceSUN Liansheng(China Shenhua Shendong Coal Group Co.,Ltd.,Ordos 719300,China)Abstract:To study the impact of changes in the shape and quantity of dust control air duct vents on wind speed changes anddust transport in the main areas of t
5、he excavation tunnel,simulation calculations were conducted using FLUNET software fordifferent shapes and spacing of control air vents,and corresponding cloud diagrams of wind speed and dust concentration changeswere obtained for the 1.5 m high section in the tunnel and the section at different dist
6、ances from the front end undercorresponding conditions,as well as the wind speed and dust concentration change curves at the sampling points on the pedestrianside,verification was conducted in conjunction with the underground excavation roadway of Cuncaota Coal Mine.The researchresults show that und
7、er the conditions of a pressure extraction ratio of 1.2 and an axial and radial air outlet ratio of 1:3,the dustcontrol effect of the cylindrical control air outlet is better than that of the rectangular control air outlet and a single rectangularcontrol air outlet.The dust concentration at the main
8、 position of the control air duct with the spacing of 750 mm is less than thatat the corresponding position with the spacing of 500 mm;during the on-site verification process,under different air inletconditions,the maximum dust reduction efficiency of the driver was 92.54%,with the dust concentratio
9、n of 41.3 mg/m.Themaximum dust reduction efficiency at a distance of 5 m behind the first and second transfer points was 91.56%,with the dustconcentration of 31.7 mg/m3.The dust control effect of 750 mm between the spacing of control air vents is better than that of 500收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 4责任编辑:兰莹作者简
10、介:孙连胜(1 97 3一),男,内蒙古包头人,高级工程师,硕士,主要从事矿井管理和生产研究工作。E-mail:46Safety inCoal MinesAug.20232023年8 月No.8煤防发全Vol.54第54卷第8 期mm between the spacing of control air vents,which is consistent with the numerical simulation results.Key words:shape of air control opening;spacing between control air vents;dust contr
11、ol effect;dust concentration;dust transport随着国家对职业卫生的重视程度不断加强,各煤矿对井下粉尘治理和改善员工作业环境制定相应措施,国家投人大量经费开展井下粉尘治理工艺及装备研究,并应用于采煤面、掘进面现场实践,对井下作业环境改善有一定的效果。综掘工作面作为井下主要尘源场所之一,随着机械化掘进速度的提升,加上掘进巷道供风的特点,大量粉尘弥漫整个巷道,其中岩巷掘进过程中产生有大量矽尘,对工人身体健康损害尤为严重。对此,各煤矿在综掘面采取长压短抽通风控除尘、高压外喷雾、添加湿润剂、泡沫除尘、分段注水等降除尘措施,达到降低作业面粉尘浓度的目的1-2 。其中
12、长压短抽通风控除尘工艺应用较多,除尘器的除尘效率在97%以上3,如何提高控尘效果,让粉尘最终进入除尘器净化处理后,新鲜风流排人巷道,是现场防尘所面临的难题。目前,研究主要集中于长压短抽压抽比、轴径向出风比、供风距离等影响因素,忽略了径向控尘出风口形状、出风口间距对掘进巷道主要区域风速、粉尘浓度的影响。研究成果表明,长压短抽压抽比在0.91.2之间,当压抽比为1.2、轴径向出风比为1:3时,控尘效果较好4-6 。基于此,结合寸草塔煤矿掘进巷道的特点,针对控尘风筒出风口形状及数量变化,对结果进行优化,提高现场控尘效果进行数值模拟研究,并进行现场验证,为后续掘进巷道粉尘治理设备优化提供借鉴1工作面概
13、况以寸草塔煤矿31 煤回风联络巷为研究对象,巷道全长1 6 8 m,巷道断面近似矩形,利用综掘机、锚杆机配合成巷。采用EBZ-200型综掘机掘进,巷道净宽5.6 m,净高3.3m,顶板采用锚杆+钢筋网片+锚索联合支护。供风风筒吊挂于巷道左侧,风筒直径8 0 0 mm,风筒出口距离迎头距离在8 1 5m范围变化,出风口风量为40 0 m/min。掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为0.2 4m/min,属于低瓦斯矿井。2数值模型及边界条件设置2.1计算模型与物理模型目前,有山东科技大学程卫民团队、北京科技大学蒋仲安团队、中国矿业大学以及重庆煤科院等众多单位的科研究人员,通过数值模拟研究了采掘面粉尘随风
14、流的运移规律7-1 4,并将模拟结果与现场实测数据进行对比综合分析,研究结果为井下重点区域采取防除尘措施提供了依据,并取得了一定的应用效果,证实了数值模拟结果对现场控除尘装备的设计、安装、布置等有较大的帮助,缩短了科研项目的前期开发工作,为后续现场匹配试验提供较大帮助1 5-1 8 。目前,数值模拟风流场多采用湍流计算模型,粉尘运移则采用离散相模型计算,模拟研究采用标准k-e模型(双方程模型)、离散相模型(DPM模型)对掘进巷道内的风流场和粉尘运移进行模拟。为研究长压短抽掘进面除尘器前方区域粉尘运移规律,将巷道简化为长40 m、宽5.6 m、高3.3m的长方体,供风风筒简化为直径8 0 0 m
15、m的圆柱体,距迎头1 2.5m,置于巷道左侧上方位置,除尘系统简化为直径8 0 0 mm的圆柱体,吸尘口距迎头4.5m,在巷道中部、掘进机正上方放置。掘进机机身简化为长方体,摇臂及截割头简化为圆柱体。主要研究除尘器前部的风流及粉尘运移,桥转运输等进行忽略。模拟计算简化巷道模型示例图如图1,其中:y方向为巷道长度方向(与风筒轴线方向平行,y=0m平面为掘进面迎头);巷道底板垂直向上为z轴方向(z=0 m 平面为巷道底板);宽度方向为x方向。除尘器吸风出口位置供风入口吸风控尘部分巷道出口入口供风出口单个控风口控风口圆柱形矩形间距间距迎头控风口控风口500 mm750 mm发尘面矩形控风口掘机图1
16、模拟计算简化巷道模型示例图Fig.1Example of simplified tunnel model forsimulation calculation为研究出风口形状及数量变化对粉尘运移的影响,对应不同的控风风筒分别建立整体模型,圆柱形出风口300mm,矩形出风口2 6 6 mmx266mm,单个矩形出风口30 40 mmx350mm,出风口总面积相等,轴向出风口400mm。并对其进行网格划分,采用六面体划分网格,局部区域进行网格加密,网格质47Safety inCoal Mines2023年8 月Aug.2023煤砺发全Vol.54No.8第8 期第54卷量满足计算要求。2.2边界条件
17、及参数设置由于现场除尘器为KCS-550D,风筒长35m左右,有风量损失,吸尘口测试风量为340 m/min左右。因此,数值模拟时压风风量为40 0 m/min,风筒直径为8 0 0 mm,风筒出口平均风速接近1 3.2 6 m/s。吸尘风筒直径为8 0 0 mm,风筒平均风速分别根据压抽比1.2 进行换算。环形发尘面大环直径为1.2 m,小环直径为0.6 m,与掘进头圆心一致,中心距地面高1 m,在y=0m平面上(图1)。模拟计算前,完成参数设置,先采用稳态k-e模型计算巷道内的风流流场,再添加离散相模型计算粉尘在巷道内的运移情况。k-e模型边界条件参数见表1,离散相模型边界条件参数见表2,
18、模拟发尘质量浓度为1 50 0 mg/m。表1 k-e模型边界条件参数Table 1Boundary condition parameters of k-e model边界条件名称边界条件说明参数类型设置数值供风人口速度/(ms-)Velocity-inlet13.26Inlet-gf流强度/%Turbulent Intensity2.97吸风出口速度/(ms-)Velocity-inlet-10.61Outlet-xf流强度/%Turbulent Intensity3.06Outlet-hd巷道出口outflow注:供风风筒、抽尘风筒水力直径均为0.8 m。表2离散相模型边界条件参数Tabl
19、e 2Boundary condition parameters ofdiscrete phase model模块名称名称参数设置Injection TypeSurfaceParticle TypeSurfaceDPMMaterialSurface计算模型y方向速度/(ms)0.5参数设置总流量/(kgs)3.3310-4最大直径1 0 0 m;最小直径Rosin-rammler4.5m;平均直径2 5m巷道出口逃逸巷道壁面、风筒壁面、壁面设置默认反弹掘机壁面巷道底板、吸风筒出口捕获3模拟结果3.1控风口形状对控风区域风速及粉尘运移影响3.1.1控风口形状对控风区域风速变化的影响根据研究需要,
20、分别建立3种控尘风筒模型,即控风口形状分别为圆柱形、矩形和单个矩形。按照表1 数据输人边界条件数据,采用压抽比为1.2 进行模拟运算。选取巷道1.5m高度断面,不同控风口形式风速变化图如图2。风速/(ms-l)风速/(m s-l)14.014.05m圆柱矩形11.211.210m形控控风8.4风口口单个矩形8.415m单个控风口矩形20m矩形控风口5.65.6圆柱形25m控风控风口2.82.830m口00(a)z=1.5m 高度巷道断面风速云图(b)距迎头不同距离断面风速云图4采样点5m圆柱形控风口10m3矩形控风口量一单个矩形控风口15m2供风风筒抽尘风筒20m25m一1m30m051015
21、202530距迎头距离/m(c)巷道人行侧风速点位置示意图(d)巷道人行侧风速变化曲线图图2不同控风口形式风速变化图Fig.2Wind speed variation diagrams of different types of control air vents48SafetyinCoal MinesAug.20232023年8 月No.8煤砺发全Vol.54第54卷第8 期由图2(a)可以看出:掘机靠近供风一侧风速较大,回风一侧风速较小,掘机摇臂、炮头区域已经掘机机尾后方巷道区域的风速变化大致相同。结合距迎头不同距离断面风速云图和人行侧风速变化趋势可以看出:控风口区域(即距迎头2 5m以内
22、区域)风速变化有一定差异,回风区域(距迎头大于2 5m的区域)风速基本一致。3.1.2控风口形状对控风区域粉尘运移的影响根据以上模型,在完成风速稳态模拟后,添加粉尘进行离散相数值模拟。其中,发尘面为图1 的环形发尘面,计算参数按照表2 进行设置。不同控风口形式粉尘浓度变化如图3。粉尘浓度/(mg?m-)50080圆柱形控风口400圆柱形60矩形控风口控风口矩形单个矩形控风口/控风中一单个矩形控风口30040200201000510152025300距迎头距离/m(a)z-1.5m 高度巷道断面粉尘浓度云图(b)巷道人行侧粉尘浓度变化图3不同控风口形式粉尘浓度变化Fig.3Variation o
23、f dust concentration in different control air outlet forms由图3(a)可知:高浓度粉尘集中于掘机摇臂至迎头区域,其中供风风筒轴向出风口直吹一侧粉尘浓度低于回风一侧,这与生产现场情况基本一致。结合巷道人行侧(即供风风筒下方区域)1.5m高度距迎头不同距离粉尘浓度变化趋势曲线可以看出:粉尘浓度降低趋势基本一致,距迎头2 0 m之后区域粉尘浓度基本一样,2 0 m之前圆柱形控风口对应位置的粉尘浓度略低于其它控风口3.2控风口数量和间距对控风区域风速及粉尘影响3.2.1控风口数量和间距对控风区域风速影响建立数值模拟计算模型,控风口数量为1 0
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 控尘风筒出 风口 形式 变化 掘进 工作面 粉尘 影响 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。