基于风幕技术的综掘面粉尘防治研究

随着矿井采掘机械化程度的不断提高,煤矿尘害问题日益突出。煤尘不仅危害作业人员的身体健康,引发尘肺病,而且有可能引起煤尘爆炸,酿成矿井重大灾害事故。本文综合分析了国内外粉尘防治及风幕技术的研究及应用现状,分析了综掘面粉尘的产生、分布及运移规律,以干式集尘为出发点,提出了一种利用风幕集尘并通过抽出式风筒将尘抽出净化从而达到综掘面粉尘防治目的的综掘面粉尘防治新方法。创造性的设计了用以形成风幕的射流箱,构建了风幕集尘除尘系统。通过理论分析、气固两相流及风流流场数学模型构建、数值模拟、实验室测试、现场试验和井下实际应用等多种手段,论证了风幕对综掘面粉尘控制尤其对呼吸性粉尘控制的效果,其对降低整个综掘面的粉尘浓度,特别是减少呼吸性粉尘向司机处的扩散作用明显,实用性高。利用气固两相流数值模拟风幕控尘,以及对风幕集尘装置、压入式和抽出式风流的流场分析,论证了该装置的集尘除尘机理,为其现场实际应用提供了理论依据。实践证明本文研制的集尘射流装置较为合理,倒U型射流腔与射流箱构成一体,所占据的空间可达最小,只要位置放置得当就不影响机体的三维移动与司机操作;另外采用三角形射流箱,不仅阻力较小,而且可以实现多级、多段调节并且能够控制射流的方向与风速的大小,因此此装置可适合不同断面的综掘面粉尘控制。在人们对职业安全和劳动保护意识不断增强和重视的今天,该研究成果的推广具有重大的现实意义,有较大的安全经济效益和社会效益,具有广泛的推广应用价值。