【摘要】：綜采面產(chǎn)塵量約占礦井產(chǎn)塵總量的45%～80%,其中截割與移架是主要塵源。隨著一次采全高綜采工藝普遍推廣且煤層開采強度日益增加,現(xiàn)有的煤塵污染特性相關理論與防治技術已不能夠滿足實際需求。為此本文采用理論分析、數(shù)值模擬、實驗測試以及現(xiàn)場應用相結合的方法對綜采面塵源局部霧化封閉控除塵技術進行研究。在綜采面煤塵污染的相關研究中,滾筒截割時形成湍流風對煤塵逸散的影響常被忽略,從而導致研究結論不能夠反映現(xiàn)場煤塵污染的實際情況。因此針對截割湍流風擾動前、后的綜采面污染特性分別進行數(shù)值模擬并對比分析截割湍流風對煤塵逸散的擾動影響。截割湍流風具有極強的穩(wěn)定性,且截割湍流風擾動下的偏移風流是致使煤塵側向逸散并污染人行道區(qū)域的主要原因。在截割湍流風擾動下,呼吸帶范圍中的煤塵污染區(qū)域沿工作面通風反方向超前11.3 m且污染尺度延長約7.2 m,同時人行道中分布的峰值濃度增大約1倍。霧滴粒徑與速度是影響霧滴捕塵效率與霧流封閉效果的主導因素,亦應該是選擇噴霧降塵用噴嘴的主要依據(jù)。針對5類15種噴嘴進行霧化特性實驗,不僅測定了噴嘴霧化角、有效射程以及流量等宏觀霧化參數(shù),而且測定了風流擾動下的霧滴粒徑、速度等細觀霧化參數(shù)并得到了霧滴粒徑與速度在風流擾動下的分布規(guī)律。選擇孔徑為2.4 mm且含“X”導流芯的旋轉式實心圓錐形廣角噴嘴用于采煤機內(nèi)噴霧;選擇孔徑為2.0 mm且含射流穩(wěn)定器的直射式扇形噴嘴用于采煤機外噴霧;選擇孔徑為2.0 mm且含“X”導流芯的旋轉式實心圓錐形廣角噴嘴用于液壓支架噴霧并對其布置方式進行了優(yōu)化改進。基于截割湍流風擾動下的綜采面煤塵污染特性與不同類型噴嘴的霧化特性,提出塵源局部霧化封閉控除塵技術,并研發(fā)了與之配套的文氏負壓二次降塵裝置與采煤機濕式除塵器。在6 MPa噴霧壓力下,文氏負壓二次降塵裝置噴射霧滴的平均粒徑約為50.59 μm,且所形成的負壓流場對附近空氣的卷吸流量約為11.57 m3/min。采煤機濕式除塵器的噴霧組包括10個噴嘴,在4 MPa噴霧水壓下的霧流封閉尺寸能夠完全覆蓋滾筒;為了滿足不同的現(xiàn)場應用條件,研制了電動機與液壓馬達驅(qū)動的除塵器,流量分別為190 m3/min與220 m3/min。為了考察綜采面塵源局部霧化封閉控除塵技術的降塵效果,分別在棗莊礦業(yè)(集團)付村煤業(yè)有限公司1001,1007綜采面以及蔣莊煤礦905綜采面進行工程應用。結果表明,完整應用塵源局部霧化封閉控除塵技術能夠有效緩解工作面中的煤塵污染狀況:蔣莊煤礦905工作面各采樣點處的平均降塵率約53.0%,移架工與前、后滾筒司機作業(yè)處的煤塵濃度分別為73.7、80.3、85.2 mg/m3;較工作面原有的噴霧降塵設施,降塵率平均提高約36.7%。
【學位授予單位】：山東科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD714.4
【圖文】：

圖２．１潤濕角示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｗｅｔｔｉｎｇ邋Ａｎｇｌｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑性還可以用液體介質(zhì)對試管中煤塵的吸濕速度來表ｎ，測得此時的吸濕高度為吸濕速度如下逡逑評定煤塵潤濕性的指標，可將其潤濕性分為四類，表２．３煤塵對水的潤濕性逡逑Ｔａｂｌｅ邋２．３邋Ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ邋ｏｆ邋ｃｏａｌ邋ｄｕｓｔ邋ｔｏ邋ｗａｔｅｒ逡逑Ａ邐Ｂ邐Ｃ絕對憎水邐憎水邐中等親水＜０．５邐０．５－２．５邐２．５邋？８．０性與煤塵的形狀和大小有關，球性顆粒的潤濕性比細，親水能力越差，因為煤塵的粒徑越小，比表面度越大，空氣會吸附在表面和孔隙中形成氣膜阻擋減小會導致顆粒表面憎水基團的增加，降低潤濕效

圖２．２自由湍射流流動特征示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ邋ｆｏｒ邋ｆｒｅｅ邋ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ邋ｊｅｔ逡逑一定的壓力下以初速度ｗｏ由噴嘴噴射，并與外界流體域之間外界流體域受到干擾后會產(chǎn)生不穩(wěn)定波動并發(fā)展成旋渦，旋卷入射流，即引射（卷吸）現(xiàn)象％１］。被卷入射流的的流體介質(zhì)，并在動量傳遞作用下獲得自身動量沿噴射方向流動，而射漸降低［｜＠１（）３１。同時，隨著射流邊界不斷擴大，射流速度則逐仍舊能夠維持繼續(xù)流動的區(qū)域被稱為射流核心（ＡＢＥ），其。此外，沿噴射方向，射流結構可分為起始段（ＢＣＦＥ）、過渡分發(fā)展后的基本段［１００］。逡逑始段，由噴射出口至射流核心末端之間的區(qū)段為起始段。其中，度等于射流初速度，且各點的速度大小、方向均相同，因此的介質(zhì)存在速度差，并產(chǎn)生雷諾應力，因此其為湍流。逡逑渡段，初始段與基本段之間較短的區(qū)段。在該區(qū)段中，介質(zhì)流動基本段簡化為一個區(qū)段。逡逑流充分發(fā)展后的區(qū)段則為基本段。在該區(qū)段中，湍流充分發(fā)展，

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本文編號：2718708