煤礦掘進(jìn)機(jī)械化水平的快速提高,導(dǎo)致綜掘工作面瞬時(shí)總塵濃度高達(dá)2500～3000mg/m3,嚴(yán)重威脅了礦工職業(yè)健康和安全生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究表明,風(fēng)幕阻塵技術(shù)能有效阻控綜掘工作面高濃度粉塵擴(kuò)散造成的粉塵污染。本文采用理論分析、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)測(cè)試與工程應(yīng)用相結(jié)合的方法,研究得到了通風(fēng)條件對(duì)綜掘工作面風(fēng)幕形成、運(yùn)移及阻塵效果的影響規(guī)律,獲得了適用于不同斷面綜掘工作面的最佳風(fēng)幕阻塵參數(shù),對(duì)綜掘工作面粉塵防治提供了較好的理論技術(shù)基礎(chǔ)。對(duì)掘進(jìn)機(jī)截割產(chǎn)塵機(jī)理進(jìn)行了理論探討,并運(yùn)用Mastersizer 3000激光衍射粒度儀測(cè)定分析了綜掘截割煤巖產(chǎn)塵的顆�；咎匦�,得到了粒度分布規(guī)律,為數(shù)值模擬研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。依據(jù)綜掘巷道風(fēng)流-粉塵運(yùn)動(dòng)方程及平面沖擊射流理論,明確了綜掘工作面風(fēng)流速度與風(fēng)流紊流作用是影響粉塵顆粒擴(kuò)散狀態(tài)的主控因素,闡釋了徑向旋流風(fēng)幕阻塵機(jī)理�；赗ealizable 模型、顆粒作用力方程和隨機(jī)軌道模型,運(yùn)用ANSYS Fluent軟件對(duì)綜掘工作面風(fēng)流-粉塵兩相流場(chǎng)運(yùn)移進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,得到了不同斷面綜掘工作面在不同通風(fēng)條件下的風(fēng)幕形成、運(yùn)移及阻塵規(guī)律,即附壁風(fēng)筒與迎頭距離增加、附壁風(fēng)筒徑軸流量比增大、通風(fēng)系統(tǒng)壓抽比減小、抽風(fēng)筒布置于與壓風(fēng)筒相對(duì)的巷道邊側(cè)、抽風(fēng)口距迎頭距離減小,有利于徑向旋流風(fēng)幕運(yùn)移、轉(zhuǎn)變,形成有效的軸向阻塵風(fēng)幕,高濃度粉塵的擴(kuò)散污染距離也隨之減小。構(gòu)建了綜掘工作面徑向旋流風(fēng)幕阻塵實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),運(yùn)用該系統(tǒng)驗(yàn)證了優(yōu)化改進(jìn)所形成的組合式輕質(zhì)柔性附壁風(fēng)筒的基本性能,在此基礎(chǔ)上實(shí)驗(yàn)獲取了不同通風(fēng)條件下實(shí)驗(yàn)巷道內(nèi)的風(fēng)流速度、風(fēng)流方向、風(fēng)幕形成耗時(shí)、粉塵濃度分布等數(shù)據(jù),進(jìn)一步驗(yàn)證了數(shù)值模擬所得到的通風(fēng)條件影響徑向旋流風(fēng)幕阻塵規(guī)律,明確了適用于不同斷面綜掘工作面的最佳風(fēng)幕阻塵參數(shù)范圍,即除塵風(fēng)機(jī)排風(fēng)口距迎頭距離附壁風(fēng)筒距迎頭距離≥20m,附壁風(fēng)筒徑軸流量比≥0.8,通風(fēng)系統(tǒng)壓抽比≤0.75,抽風(fēng)口距迎頭距離≤3m時(shí),能夠在掘進(jìn)司機(jī)前部空間快速形成有效軸向阻塵風(fēng)幕,阻控了高濃度粉塵的擴(kuò)散�；谏鲜鲅芯砍晒�,分別在蔣莊煤礦3 下612運(yùn)輸巷、回坡底煤礦東五采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷、東灘煤礦63 上08運(yùn)輸順槽綜掘工作面構(gòu)建了徑向旋流風(fēng)幕阻塵系統(tǒng)并對(duì)最佳風(fēng)幕阻塵參數(shù)進(jìn)行了工程應(yīng)用,結(jié)果表明掘進(jìn)司機(jī)前部斷面空間均形成了有效軸向阻塵風(fēng)幕且阻塵效果良好,工作面作業(yè)環(huán)境得到了明顯改善。
【學(xué)位單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TD714.4
【部分圖文】：

山東科技大學(xué)博士學(xué)位論文?緒論??了優(yōu)化改進(jìn)形成的組合式輕質(zhì)柔性附壁風(fēng)筒的基本性能，測(cè)定分析了不同通風(fēng)??條件下實(shí)驗(yàn)巷道內(nèi)風(fēng)流速度、風(fēng)流方向、風(fēng)幕形成耗時(shí)、粉塵濃度分布等數(shù)據(jù)，??驗(yàn)證了通風(fēng)條件影響徑向旋流風(fēng)幕阻塵規(guī)律；最終，構(gòu)建了綜掘工作面徑向旋??流風(fēng)幕阻塵系統(tǒng)并在不同斷面綜掘工作面進(jìn)行了工程應(yīng)用，證明了研究成果的??科學(xué)性。本文研究技術(shù)路線如圖１．１所示。??截割產(chǎn)塵顆粒特性及風(fēng)幕阻塵基礎(chǔ)理論??

為本實(shí)驗(yàn)的粉塵采樣點(diǎn)。利用人工取樣法，現(xiàn)場(chǎng)采集并利用密封袋封裝掘進(jìn)司??機(jī)位置粉塵。運(yùn)用英國(guó)馬爾文儀器有限公司生產(chǎn)的Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ?３０００激光衍射粒??度分析儀（如圖２．１所示）對(duì)所取的煤巖塵樣的粒度及分散度進(jìn)行了測(cè)定分析。??ｉｎ?ｈｉ??圖２．１?Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ?３０００激光衍射粒度分析儀??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ?３０００?ｌａｓｅｒ?ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ａｎａｌｙｚｅｒ??圖２．２及圖２．３分別為煤塵和巖塵塵樣的粒度頻率分布直方圖。表２．３及表??２．４分別為煤塵和巖塵塵樣的粒度分布數(shù)據(jù)，表２．５為煤塵和巖塵塵樣的粒度分??析結(jié)果。??由表２．３？２．５及圖２．２？２．３可知：??①

為本實(shí)驗(yàn)的粉塵采樣點(diǎn)。利用人工取樣法，現(xiàn)場(chǎng)采集并利用密封袋封裝掘進(jìn)司??機(jī)位置粉塵。運(yùn)用英國(guó)馬爾文儀器有限公司生產(chǎn)的Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ?３０００激光衍射粒??度分析儀（如圖２．１所示）對(duì)所取的煤巖塵樣的粒度及分散度進(jìn)行了測(cè)定分析。??ｉｎ?ｈｉ??圖２．１?Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ?３０００激光衍射粒度分析儀??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ?３０００?ｌａｓｅｒ?ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ａｎａｌｙｚｅｒ??圖２．２及圖２．３分別為煤塵和巖塵塵樣的粒度頻率分布直方圖。表２．３及表??２．４分別為煤塵和巖塵塵樣的粒度分布數(shù)據(jù)，表２．５為煤塵和巖塵塵樣的粒度分??析結(jié)果。??由表２．３？２．５及圖２．２？２．３可知：??①
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