【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(kāi)采強(qiáng)度日益增加,現(xiàn)有的煤塵污染特性相關(guān)理論與防治技術(shù)已不能夠滿足實(shí)際需求。為此本文采用理論分析、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)測(cè)試以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用相結(jié)合的方法對(duì)綜采面塵源局部霧化封閉控除塵技術(shù)進(jìn)行研究。在綜采面煤塵污染的相關(guān)研究中,滾筒截割時(shí)形成湍流風(fēng)對(duì)煤塵逸散的影響常被忽略,從而導(dǎo)致研究結(jié)論不能夠反映現(xiàn)場(chǎng)煤塵污染的實(shí)際情況。因此針對(duì)截割湍流風(fēng)擾動(dòng)前、后的綜采面污染特性分別進(jìn)行數(shù)值模擬并對(duì)比分析截割湍流風(fēng)對(duì)煤塵逸散的擾動(dòng)影響。截割湍流風(fēng)具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性,且截割湍流風(fēng)擾動(dòng)下的偏移風(fēng)流是致使煤塵側(cè)向逸散并污染人行道區(qū)域的主要原因。在截割湍流風(fēng)擾動(dòng)下,呼吸帶范圍中的煤塵污染區(qū)域沿工作面通風(fēng)反方向超前11.3 m且污染尺度延長(zhǎng)約7.2 m,同時(shí)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(dǎo)因素,亦應(yīng)該是選擇噴霧降塵用噴嘴的主要依據(jù)。針對(duì)5類(lèi)15種噴嘴進(jìn)行霧化特性實(shí)驗(yàn),不僅測(cè)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(cè)定了風(fēng)流擾動(dòng)下的霧滴粒徑、速度等細(xì)觀霧化參數(shù)并得到了霧滴粒徑與速度在風(fēng)流擾動(dòng)下的分布規(guī)律。選擇孔徑為2.4 mm且含“X”導(dǎo)流芯的旋轉(zhuǎn)式實(shí)心圓錐形廣角噴嘴用于采煤機(jī)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(jī)外噴霧;選擇孔徑為2.0 mm且含“X”導(dǎo)流芯的旋轉(zhuǎn)式實(shí)心圓錐形廣角噴嘴用于液壓支架?chē)婌F并對(duì)其布置方式進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)�；诮馗钔牧黠L(fēng)擾動(dòng)下的綜采面煤塵污染特性與不同類(lèi)型噴嘴的霧化特性,提出塵源局部霧化封閉控除塵技術(shù),并研發(fā)了與之配套的文氏負(fù)壓二次降塵裝置與采煤機(jī)濕式除塵器。在6 MPa噴霧壓力下,文氏負(fù)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(fù)壓流場(chǎng)對(duì)附近空氣的卷吸流量約為11.57 m3/min。采煤機(jī)濕式除塵器的噴霧組包括10個(gè)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(chǎng)應(yīng)用條件,研制了電動(dòng)機(jī)與液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)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(shù)的降塵效果,分別在棗莊礦業(yè)(集團(tuán))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(jìn)行工程應(yīng)用。結(jié)果表明,完整應(yīng)用塵源局部霧化封閉控除塵技術(shù)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(diǎn)處的平均降塵率約53.0%,移架工與前、后滾筒司機(jī)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(shè)施,降塵率平均提高約36.7%。
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TD714.4
【圖文】：

圖２．１潤(rùn)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(duì)試管中煤塵的吸濕速度來(lái)表ｎ，測(cè)得此時(shí)的吸濕高度為吸濕速度如下逡逑評(píng)定煤塵潤(rùn)濕性的指標(biāo)，可將其潤(rùn)濕性分為四類(lèi)，表２．３煤塵對(duì)水的潤(rùn)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(duì)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(guān)，球性顆粒的潤(rùn)濕性比細(xì)，親水能力越差，因?yàn)槊簤m的粒徑越小，比表面度越大，空氣會(huì)吸附在表面和孔隙中形成氣膜阻擋減小會(huì)導(dǎo)致顆粒表面憎水基團(tuán)的增加，降低潤(rùn)濕效

圖２．２自由湍射流流動(dòng)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(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定波動(dòng)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(dòng)量傳遞作用下獲得自身動(dòng)量沿噴射方向流動(dòng)，而射漸降低［｜＠１（）３１。同時(shí)，隨著射流邊界不斷擴(kuò)大，射流速度則逐仍舊能夠維持繼續(xù)流動(dòng)的區(qū)域被稱(chēng)為射流核心（ＡＢＥ），其。此外，沿噴射方向，射流結(jié)構(gòu)可分為起始段（ＢＣＦＥ）、過(guò)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(diǎn)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(yīng)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(dòng)基本段簡(jiǎn)化為一個(gè)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(hào)：2718708