综放工作面喷嘴性能优化设计及智能喷雾降尘方法研究

摘要

本文针对东滩煤矿采煤工作面喷雾防尘系统存在的问题，并结合井下的现场生产实际情况，本课题采用理论分析、实验室研究、现场观测和试验相结合的方法，对实验数据和现场实测数据进行定性、定量分析，通过对雾流扩散角、喷雾雾场粒径分布规律、雾流速度场的分析，研制高效喷雾喷嘴及相关喷雾关键元器件和自动喷雾控制系统;通过研究支架喷雾压力、喷雾流量、雾流扩散角、雾流覆盖面积等参数之间最优匹配关系和采煤机、支架等喷雾降尘装置最佳布置方式，使整个降尘系统耗水量最低的情况下达到最高的降尘效率。并最终建立综放工作面高效智能防尘系统。本文基于两相流的喷雾概念模型，提出了湍流、空穴和空气动力共同作用的雾化模型，认为喷嘴出口附近的一次雾化是由喷嘴内部形成的湍流和空穴作用主导，而此后的二次雾化过程则由空气动力控制，同时探讨了单水喷雾降尘机理。并在数值模拟的基础上，对喷嘴的结构机进行了设计，并分别针对喷嘴直径、喷嘴腔体长径比、喷嘴出口喷射角度进行了设计，对喷嘴的设计参数范围进行了探讨，确定了相应的设计规范。设计了喷嘴雾化及喷雾降尘效果实验方案，对矿井常用的5大类喷嘴进行了喷雾降尘实验，根据实验数据，确定了适于综放工作面的喷嘴及最佳喷雾压力。同时设计了喷雾场能有效覆盖工作面产尘源的高效智能防尘系统喷嘴布置方式，实现了综放工作面喷雾降尘系统的优化配置。
　　通过东滩煤矿3303综放工作面的安装现场实施，以及进一步的测尘数据对比得出，综放工作面高效智能防尘系统在改善综放工作面工作环境上较传统方式有着明显的优势。通过工业性试验和对各项研究内容的全面考察表明，综放工作面高效智能防尘系统研究是成功的，工艺合理、设备可靠、降尘效果明显，达到了合同的相关要求，为工人的生命安全以及生产的安全进行提供了有力保障。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的提出

1．2 综放工作面粉尘防治技术的国内外研究现状

1．3 课题研究的目的和意义

1．4 课题的研究内容

1．5 研究方法及技术路线

2 射流雾化及雾滴尘粒耦合沉降的基础理论研究

2．1 喷雾射流雾化机理的完善及液滴的破碎方式分析

2．2 典型水雾雾滴尘粒耦合沉降机理及对其改进理论

3 综放工作面喷嘴性能参数及其优化布置

3．1 喷嘴结构优化设计

3．2 喷嘴高压雾化效果实验

3．3 雾化喷嘴雾滴场空间分布特性实验

3．4 雾滴场空间分布特性实验结果分析

3．5 综放面喷雾降尘喷嘴的优化布置

4 综放工作面高效智能防尘系统研究与分析

4．1 综采工作面智能喷雾系统原理

4．2 智能喷雾降尘系统喷雾控制方案

4．3 综放工作面多点喷雾智能防尘系统的运行

5 综放工作面高效智能防尘系统的现场应用效果分析

5．1 东滩煤矿3303综放工作面的现场概况

5．2 综放工作面高效智能防尘系统的现场应用效果分析

6 主要结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要成果