综采工作面空气幕隔尘技术研究

摘要

目前，煤矿井下的生产，越来越多的使用了更高机械化的装置设备，生产率不断提高，但是采煤过程中，也会产生更多的粉尘，粉尘会严重伤害井下工人的健康，在一定的条件下，粉尘会爆炸，引发事故。虽然目前的矿井生产中，已经采取了多种降尘防尘措施，但是对于采煤机司机处的粉尘浓度高的问题，仍然没有得到有效的解决。本论文通过设计制作隔尘空气幕，阻隔对采煤机司机影响大的滚筒割煤产生的粉尘，从而达到降低司机工作区域粉尘浓度分布的目的。
　　分析均匀管道送风理论以及平面射流理论，提出空气幕设计中应确保从空气幕的出风口喷射出来的风流平均、相对稳定。计算隔尘气幕器的条缝出风口的宽度、风速与喷射出来的风流卷吸周围风量之间的数值关系，提出隔尘气幕器的条缝出风口的宽度、风速应该有一个最佳值来保证达到阻隔割煤产生的粉尘扩散到司机工作区域的目的。
　　通过ANSYS数值仿真计算，分析综采工作面风流的速度分布规律以及粉尘流的浓度分布规律，得出结论有：采煤机是影响工作面风速分布的最主要因素，原因是空间断面尺寸的突然改变。工作面的入口风速的大小，不仅影响粉尘浓度平均值，也会影响粉尘的扩散范围。工作面风速大，工作面粉尘的平均浓度值变小，粉尘的扩散范围也变小。但是，风速太大的话，会导致坠落到底板的粉尘重新扬起。采煤机滚筒产尘量也会影响粉尘浓度平均值，但对粉尘扩散的范围影响不大。
　　通过数值模拟对空气幕隔尘时的设计参数进行优化，得出结论：空气幕的安装位置应尽量与上风侧滚筒前沿平齐。空气幕条缝出风口的宽度应该等于0.02m、风速大小应该等于6m/s，风流应该倾斜5~10°。
　　根据数值模拟的结果，设计制作了具体的空气幕实体模型。空气幕的内部风道为楔形，出口有导风片，从而使从空气幕的风道射入巷道的风流相对均匀。并且用烟尘进行了可视实验，对空气幕出风口的风流进行了测试，观察风流对烟尘的阻隔作用，得到了很好的效果。