干式鉆進(jìn)煤塵在巷道中運(yùn)移及分布規(guī)律的研究.pdf

1、本文從煤層順層鉆孔干式鉆進(jìn)工藝產(chǎn)塵濃度高、治理難度大，對(duì)鉆進(jìn)煤塵在巷道中運(yùn)移及分布規(guī)律認(rèn)識(shí)模糊等現(xiàn)狀出發(fā)，采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定相結(jié)合的方法，對(duì)煤層干式鉆進(jìn)過(guò)程中煤塵的基本特性，煤塵在巷道中運(yùn)移和分布的規(guī)律及其影響因素進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)條件提出不同的防降塵措施。
　　 本文分析了鉆進(jìn)產(chǎn)塵的機(jī)理，是鉆頭擠壓煤體產(chǎn)生的煤粉核內(nèi)聚集能量的釋放帶出煤塵，并在此基礎(chǔ)上得出煤的機(jī)械物理性質(zhì)、含水量及鉆具的結(jié)

2、構(gòu)和工況參數(shù)是影響鉆進(jìn)產(chǎn)塵的主要因素;建立了產(chǎn)塵量計(jì)算的數(shù)學(xué)模型。并結(jié)合淮南礦業(yè)集團(tuán)潘二礦11014上順槽順層鉆孔的施工過(guò)程，測(cè)定了干式鉆進(jìn)工藝的發(fā)塵量，分析了鉆屑和煤塵的粒度分布，得到煤層干式鉆進(jìn)的發(fā)塵量約為0.01kg/s;鉆屑中315μm粒度以上顆粒質(zhì)量占97％，76μm以下的煤塵顆粒質(zhì)量占0.74％，煤塵產(chǎn)量較大。
　　 采用稀相氣固兩相流理論，對(duì)巷道內(nèi)煤塵顆粒在氣流中的耦合運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究，分別對(duì)煤塵顆粒所受的動(dòng)力和阻力

3、進(jìn)行了分析，建立了巷道中煤塵顆粒的運(yùn)動(dòng)方程;對(duì)煤塵顆粒的沉降、懸浮運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析，建立了煤塵在靜態(tài)流、層流和湍流流場(chǎng)中瞬時(shí)點(diǎn)源和連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散方程;根據(jù)煤塵運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散規(guī)律，得出了煤塵在水平和垂直方向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
　　 利用FLUENT軟件，選用DPM模型對(duì)煤塵顆粒在巷道中運(yùn)移及沉降規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)不同粒徑顆粒在巷道中的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了對(duì)比，建立了煤塵顆粒沉降距離與粒徑之間的關(guān)系;模擬了不同風(fēng)速下煤塵顆粒的運(yùn)移及分布規(guī)律;得

4、到巷道呼吸帶上煤塵濃度沿程變化的模擬曲線。模擬結(jié)果表明:風(fēng)速和粒徑分布是煤塵運(yùn)移及分布的主要影響因素，大顆粒煤塵受重力作用明顯易沉降到巷道底板上，小顆粒煤塵受升力作用顯著而擴(kuò)散在整個(gè)巷道空間;風(fēng)速越大，煤塵沉降距離越大，煤塵在巷道中停留時(shí)間縮短。
　　 以淮南礦業(yè)集團(tuán)潘二礦11014上順槽為試驗(yàn)地點(diǎn)，對(duì)煤層干式鉆進(jìn)煤塵在巷道中的濃度分布進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的整理和對(duì)比，得到煤塵運(yùn)移及分布的相關(guān)規(guī)律:
　　 1.干