综掘工作面高压喷雾降尘技术研究

摘要

煤矿井下综掘工作面是煤尘产生的主要环节之一。由于其独头长距离通风的特点，粉尘不易排出，仅依靠掘进机本身自带的喷雾降尘系统不能达到预期降尘效果，如何有效降低综掘工作面粉尘浓度，改善工作环境，提高安全生产，是煤矿生产中亟待解决的问题之一。
　　 本文分析了影响综掘工作面粉尘产生的两个主要因素——自然条件和生产条件。自然条件包括地质构造、煤层的赋予条件以及煤岩的物理性质等因素；生产条件包括机械强度和生产强度、环境湿度、通风状况、采掘方法以及截割参数等因素。建立了粉尘运动的数学模型，并依此模型对粉尘在静止空气中的沉降活动、运动的阻力及阻力系数、粉尘在风流中的运动和粉尘碰撞运动等进行了分析；通过喷雾降尘机理的分析得出影响降尘效果的因素，为系统参数匹配设计提供了理论依据；根据气固两相流理论，利用GAMBIT建立综掘巷道的三维模型，对综掘巷道中粉尘浓度进行了数值模拟，模拟出粉尘的分布情况，得出距工作面2m左右的范围内，无论是全尘还是呼吸性粉尘，其浓度都是最大的，为喷雾系统中喷嘴的合理布置提供了依据；同时，巷道内的风速对粉尘浓度也有很大的影响，因此必须合理控制巷道内的风速，以达到最好的降尘效果。
　　 在以上分析研究的基础上，对综掘工作面高压喷雾降尘系统进行了设计。选用反冲式过滤器解决系统水质问题，研究了最佳雾化效果的喷嘴结构参数与压力的关系，并设计了与掘进机联动的控制方式，实现了自动喷雾的目的。