综采工作面粉尘分布规律研究

综采工作面是煤矿产尘量最大的作业场所,生产时粉尘浓度超过国家卫生标准数十倍甚至上百倍,严重的威胁到井下职工的身体健康和生命安全。综采工作面的粉尘防治已成为当前煤矿安全工作的难题之一。现场很多除尘系统的设计、设备的布置都不能达到最佳效果或者不能使用在关键点上,问题就在于粉尘分布规律不清晰,所以研究煤尘在综采工作面的分布规律对制定有效的防尘、降尘措施具有重大意义。 本文从综采工作面粉尘治理难度大,粉尘浓度居高不下,粉尘分布规律认识模糊等现状出发,针对赵庄煤矿1303综采工作面,通过数值模拟的方法,研究综采工作面风流分布和粉尘分布规律,并对综采工作面滚筒割煤时工作面空间的粉尘进行粒径分级研究,通过软件模拟和试验分析得出综采工作面风流分布和粉尘分布规律,论文依据所得到的研究成果,对综采工作面粉尘防治提出了针对性的防尘措施建议。 本文取得的主要研究成果如下: (1)得出了综采工作面风流分布规律:即在工作面横断面上,从煤壁到人行道,风速逐渐降低;沿工作面长度方向上,采煤机位置处的风速比其上下风向对应位置的风速都大。 (2)按工作面进风含尘、采煤机割煤产尘和移架产尘对粉尘变化情况进行了研究,得出了工作面粉尘分布规律。 (3)得出了顺风、逆风割煤时工作面的粉尘运动规律。工作面进风所含粉尘和滚筒截割产生的粉尘,主要在沿煤壁附近的机道空间运动,并不断沉降,多数粉尘落在煤壁和工作面顶、底板上被捕获,运动轨迹终止;煤尘扩散速度有限,只有少数粉尘扩散到人行道空间,随风流排出工作面。 (4)得出了顺风、逆风割煤时工作面的粉尘浓度分布规律。逆风割煤时,离工作面底板越近粉尘浓度越大,顺风割煤时正好相反。两种情况下,粉尘浓度沿程逐渐减小。从机道向人行道,粉尘浓度由大变小。这与风速分布规律相吻合。 (5)对综采工作面割煤时工作面的粉尘按粒径进行了粉尘浓度分级研究,研究得出:工作面的粉尘平均粒径在19μm～43μm之间,小于7.1μm的呼吸性粉尘占总量的8.5%～22%;粒径小于40μm的粉尘质量百分比沿程不断增大,粒径为40μm～100μm的粉尘质量百分比沿程不断减小;粒径小于10μm的粉尘浓度沿程保持稳定,粒径为10μm～80μm的粉尘浓度沿程具有先增大后减小的规律,粒径为80μm～100μm的粉尘浓度沿程一直减小。 本文的创新点在于: 对综采工作面滚筒割煤时工作面空间的粉尘进行粒径分级研究,得出了不同粒径粉尘以及呼吸性粉尘在工作面的粉尘浓度分布规律,为针对性地采取防尘措施提供了依据。研究得出:粒径小于40μm的粉尘占尘样质量百分比沿程不断增大,粒径为40μm～100μm的粉尘占尘样质量百分比沿程不断减小;粒径小于10μm的粉尘浓度沿程保持稳定,粒径为10μm～80μm的粉尘浓度沿程具有先增大后减小的规律,粒径为80μm～100μm的粉尘浓度沿程一直减小。