煤礦運輸巷揚塵輸運規(guī)律及霧化降塵技術(shù)研究.pdf

1、礦井粉塵污染對井下作業(yè)工人的危害很大，是導(dǎo)致煤礦開采行業(yè)職業(yè)病的主要原因。運輸巷道主要是輸煤皮帶巷和運料及行人的輔運巷，運輸巷粉塵的產(chǎn)生和輸運不同于采掘工作面，有必要對其進行有針對性的研究。在現(xiàn)場實測和實驗研究的基礎(chǔ)上，利用COMSOLMultiphysics5.0開展三維數(shù)值模擬，對風(fēng)流因素、車輛行駛及皮帶運行等過程對粉塵的影響進行研究;采用Matlab14.0根據(jù)霧滴蒸發(fā)過程中的傳熱傳質(zhì)控制方程自編程序?qū)ζ湔舭l(fā)過程進行仿真試驗，探索

2、推導(dǎo)霧滴存活時間的綜合函數(shù)，為提高噴霧降塵效率提供支撐;結(jié)合理論分析、現(xiàn)場實測、數(shù)值模擬和仿真試驗對霧化降塵系統(tǒng)工藝進行優(yōu)化并在現(xiàn)場考察其應(yīng)用效果。
　　(1)開展了巷道風(fēng)流溫、濕度和壓力等對風(fēng)流密度、動力粘度等影響的理論計算和粉塵自身含水率對其密度及粒徑影響的研究。溫度降低、濕度和壓力增大導(dǎo)致風(fēng)流的動力粘度降低;含水率增加會增加顆粒的密度和粒徑;風(fēng)流動力粘度降低，粉塵的運移范圍更大，污染范圍更廣。
　　(2)采用數(shù)值模擬的

3、方法對巷道中風(fēng)流速度、車輛和皮帶運行參數(shù)以及粉塵自身粒徑變化對巷道中風(fēng)力揚塵和粉塵風(fēng)力輸運的影響進行研究。風(fēng)速增大，巷道的揚塵強度增大，粉塵在一定范圍內(nèi)濃度降低，但污染范圍更廣，遠(yuǎn)距離處風(fēng)速增加粉塵濃度增加;車輛順風(fēng)行駛時，距車頭尾25-30 m處出現(xiàn)粉塵濃度的“雙峰”分布，逆風(fēng)時行駛時，距車尾25-35 m處出現(xiàn)粉塵濃度“單峰”分布且逆風(fēng)峰值遠(yuǎn)大于順風(fēng)峰值;車速越大揚塵強度和粉塵濃度都越大;皮帶振幅和運行速度越大、振動頻率越高揚塵強度

4、和粉塵濃度越大。
　　(3)進行了噴嘴霧化效果實驗研究和降塵效率計算。實驗表明型號為PZF(ψ1.2 mm)的噴嘴在氣壓為0.11-0.65 MPa，水壓為0.45-2.55 MPa，ALR為0.02-0.11，水流量為500-700kg/h時其霧滴速度70-220m/s，粒徑為20-80μm，其理論降塵效率達90％。
　　(4)采用Matlab14.0，基于霧滴蒸發(fā)過程的傳熱傳質(zhì)控制方程對其蒸發(fā)過程進行了仿真試驗研究。霧滴

5、蒸發(fā)過程主要受6個因素的影響，霧滴初始半徑、環(huán)境濕度、風(fēng)流壓力增加霧滴的存活時間延長;霧滴與風(fēng)流的相對速度、環(huán)境初始溫度以及霧滴的初始溫度增加其存活時間降低，但霧滴初始溫度對其影響較小。通過均勻試驗并結(jié)合因子分析進行降維處理，推導(dǎo)出含有5個關(guān)鍵參數(shù)的霧滴存活時間計算公式，對比顯示其具有較高的精度。
　　(5)開展了霧化降塵系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用效果考察。根據(jù)數(shù)值模擬與仿真試驗研究結(jié)果設(shè)計了運輸巷粉塵自動監(jiān)測和自動霧化降塵系統(tǒng)方案，搭建了自動