哈尔乌素露天煤矿岩石水封爆破降尘试验研究

摘要

近年来，随着我国经济与文化的飞速发展，工业化的进程也明显加快。在经济大力发展的同时，环境污染问题也随之而来。粉尘污染作为我们日常生活中最常见的污染类型，对人体的危害性也早已耳熟能详。粉尘污染是露天矿开采过程中最重要的污染源之一，在其生产全环节无不产生大量的粉尘。露天矿粉尘难以抑制，目前的治理方法极为简单、粗放，并不能有效的从产尘源头控制粉尘的溢散。 本文以哈尔乌素露天煤矿为研究背景，首先根据文献总结了露天矿生产各环节的粉尘产生原因，列出各环节的粉尘排放量占比，确定了本篇论文研究的核心内容；其次对爆破环节进行图像拍摄，利用图像分析及岩石爆破受力模拟得出起尘机理，并提出与之相对应的水封爆破降尘方案；再次利用Fluent软件模拟岩石水封爆破区与普通爆破区的粉尘浓度对比；最后依据模拟中的参数设置进行现场验证试验，使用高速摄像机拍摄水封爆破区与常规爆破区的爆破过程，根据两区域截图的灰度值进行粉尘浓度比较，得出降尘有效率。现场试验的结果与模拟结果基本吻合，降尘率高达75%以上。 本文借鉴传统的水封爆破方法，同时做出部分改进：（1）率先使用可降解水袋，可减少爆破后二次分拣破碎水袋的费用与时间成本；（2）将水袋不封口放置于炮孔上部，使水溶液更易雾化、起跳，此举可提高降尘率等。本文的研究结论可为使用导爆管起爆方式的岩石爆破降尘提供理论与实际参考价值，为后续的试验研究打下基础。

目录

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致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 哈尔乌素露天煤矿矿区及气候简介

1.3 国内外研究现状

1.3.1 爆破粉尘扩散规律研究

1.3.2 爆破粉尘治理技术

1.3.3 数值模拟

1.4.1 研究内容

1.4.2 拟采用的技术路线

1.5 本章小结

2 露天煤矿岩石爆破起尘规律分析

2.1 露天煤矿粉尘主要来源

2.2.1 分析方法及过程

2.2.2 起尘阶段划分

2.3.1 图像分析

2.3.2 三维炮孔爆破爆破区受力模拟

2.3.3 分析结果

2.4 本章小结

3 水封爆破试验方案设计及模拟

3.1.1 遵循原则

3.1.2 除尘方式选择

3.1.3 水袋布置方式选择

3.2.1 软件简介

3.2.2 算法简介

3.2.3 多相流模型简介

3.3 数学模型介绍

3.4 Fluent数值模型建立

3.4.1 岩石爆破模型网格划分

3.4.2 初始条件设置

3.5 模拟结果

3.6 本章小结

4 水封爆破现场试验流程与降尘效果分析

4.1.1 试验材料与设备

4.1.2 现场设备布设

4.2 降尘试验过程

4.2.1 爆破试验仪器布置及流程

4.2.2 爆破试验拍摄

4.2.3 现场试验结果

4.2.4 现场试验总结

4.3 试验分析所需设备及软件

4.3.1 高速摄像仪及其配套软件

4.3.2 MATLAB软件

4.4 爆破粉尘图像分析

4.5 爆破粉尘浓度变化分析

4.6 水封爆破降尘效果分析

4.7 经济成本分析

4.8 本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

附录

作者简历

学位论文原创性声明

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