【摘要】：近些年興起的大采高綜采技術(shù)是煤炭開采領(lǐng)域的重要發(fā)展方向,主要應(yīng)用于我國的西部礦區(qū)。大采高綜采工作面具有生產(chǎn)效率高、回采率高、工藝流程簡單、經(jīng)濟(jì)效益高等突出優(yōu)點,同時,大采高綜采面的粉塵問題未能得到有效的解決。目前,大采高綜采面的防塵措施都是基于普通采高發(fā)展起來的,但由于大采高綜采面風(fēng)流分布規(guī)律不清,往往達(dá)不到理想的降塵效果。因此,通過研究大采高綜采面呼吸塵分布的時空演化規(guī)律,為其后續(xù)的粉塵治理技術(shù)研究奠定基礎(chǔ),為大采高綜采面防塵成套設(shè)備的研發(fā)提供依據(jù),具有重要的實用意義。論文以補(bǔ)連塔煤礦8m大采高綜采面為工程背景,通過實驗研究了綜采面煤體的產(chǎn)塵情況,比較了不同能量、含水率對產(chǎn)塵的影響;通過數(shù)值模擬得到了綜采面風(fēng)速及呼吸塵的分布規(guī)律,并在改變?nèi)肟陲L(fēng)速、采高等條件下討論了風(fēng)速及呼塵的分布特征;最后通過現(xiàn)場實測的方法來驗證模擬的結(jié)果,論文的主要研究成果如下:(1)通過煤體產(chǎn)塵實驗發(fā)現(xiàn),在90J外力功范圍內(nèi),產(chǎn)塵量與能量正相關(guān),每增加10J能量,產(chǎn)塵量增加0.1g。當(dāng)含水率超過3.0%時,總塵的平均產(chǎn)塵率減少0.6%,呼塵占總塵的比例基本處于2%左右。(2)在采煤機(jī)及其上下風(fēng)側(cè),風(fēng)速表現(xiàn)為初始區(qū)--變化區(qū)--穩(wěn)定區(qū)的分布規(guī)律,順風(fēng)割煤時,高風(fēng)速分布區(qū)的偏移量更大。不同入口風(fēng)速條件下,人行道平均風(fēng)速為入口風(fēng)速的1.26~1.31倍,該倍數(shù)隨入口風(fēng)速增大而增大;不同采高條件下,采煤機(jī)后滾筒位置風(fēng)速最大,為入口風(fēng)速的1.8~2.2倍,該倍數(shù)隨采高增大而減小。(3)割煤時,呼塵對人行道污染程度較小,在機(jī)身位置橫向擴(kuò)散不明顯;移架時,呼塵對人行道污染程度大,且沿程不易沉降。增大入口風(fēng)速,人行道最大呼塵濃度降低為原來的0.7~0.9倍;隨著采高的增加,人行道高濃度呼塵更多分布在中、頂部;增加擋塵板后,呼吸帶呼塵濃度減少了50%以上;含水率增大后,中部呼塵濃度首先得到了稀釋。(4)通過實測,對比驗證了數(shù)值模擬的結(jié)果。風(fēng)速上,二者在沿程的變化趨勢上一致,模擬的變化區(qū)作用距離較長,順風(fēng)割煤時到采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)30m,實測范圍只有20m;在變化區(qū)內(nèi),模擬風(fēng)速偏大于實測值,最大風(fēng)速高出約30%。呼塵濃度分布上,二者比較吻合,采煤機(jī)機(jī)身中央及其下風(fēng)側(cè)10m內(nèi)為高污染區(qū),沿程為減小的趨勢,底部濃度較小,處于50mg/m~3的水平。
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD714.3
【圖文】：

第 1 章 緒 論我國最主要的職業(yè)病[19]，截至 2017 年，全國累計職業(yè)病患者 95 萬余例，其中肺病患者 85 萬余例，占比約 90%，而在塵肺患者中，煤工塵肺和矽肺又占據(jù)絕大部分，加上未經(jīng)確診的病人，實際數(shù)量可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止已統(tǒng)計的數(shù)字。自010 年以來，我國塵肺病發(fā)病數(shù)明顯上升，2011 年~2017 年我國塵肺病發(fā)病人情況如圖 1.1 所示。按此趨勢，未來幾年塵肺病發(fā)病數(shù)仍居高不下，在煤礦行，塵肺病依舊是井下工人健康最大的威脅。研究大采高綜采面呼吸塵分布的時演化規(guī)律，對工作面防塵工作的開展具有指導(dǎo)意義，基于呼塵分布的時空演化律，確定控塵裝置及除塵設(shè)備的合理位置，或者提出控塵及除塵的新方法，從降低工作面呼塵濃度，改善接塵人員的工作環(huán)境。

根據(jù)綜采面的實際尺寸，建立 1:1 大小的幾何模型，對大采高綜采面風(fēng)速及呼吸塵時空分布特征及規(guī)律進(jìn)行模擬，借助分布云圖、運(yùn)動軌跡等方式來反映時空分布特征，分析在時間上以及在空間上的演化規(guī)律，并研究入口風(fēng)速、采高等不同因素的影響。（4）現(xiàn)場實測在綜采面布置測點，測定不同位置的風(fēng)速及粉塵濃度，將現(xiàn)場實測結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果對比，驗證數(shù)值模擬的擬合性，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得到呼吸塵分布的時空演化規(guī)律。1.3.2 研究方法論文主要采用實驗、數(shù)值模擬與現(xiàn)場實測相結(jié)合的方法，通過實驗研究工作面煤體產(chǎn)塵特點，通過數(shù)值模擬研究不同因素對風(fēng)速及呼塵分布的影響，通過現(xiàn)場實測分析呼塵分布的時空演化規(guī)律，研究的技術(shù)路線如圖 1.2 所示。

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本文編號：2728859