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        淺談煤礦綜掘工作面粉塵防治現(xiàn)狀及進(jìn)展

        2016-04-14 21:07:54遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧葫蘆島125105
        地球 2016年10期
        關(guān)鍵詞:煤巖粉塵工作面

        (遼寧工程技術(shù)大學(xué) 遼寧葫蘆島125105)

        (遼寧工程技術(shù)大學(xué) 遼寧葫蘆島125105)

        隨著環(huán)境保護(hù)備受人們的重視,在進(jìn)行煤礦采掘工作的過程中,粉塵屬于人體健康重要的危害物之一,本文首先針對綜掘過程中粉塵的主要來源進(jìn)行了分析,另外淺顯的對目前綜掘粉塵的主要治理技術(shù)進(jìn)行了評價,最后對目前在研究基礎(chǔ)上存在的問題和改進(jìn)措施進(jìn)行了詳細(xì)介紹。由于學(xué)者水平有限,僅供相關(guān)技術(shù)人員參考學(xué)習(xí)。

        綜掘工作面粉塵治理發(fā)展趨勢

        1 礦井粉塵的危害和綜掘巷到粉塵的來源

        1.1 粉塵的危害性

        工人如果長期在礦井下工作,吸入了大量的粉塵后,會導(dǎo)致工人出現(xiàn)呼吸道的疾病,嚴(yán)重的會出現(xiàn)塵肺病,直接會影響到人體健康,甚至?xí)p少工人壽命。在礦井下,由于內(nèi)部有可燃性的氣體,如果出現(xiàn)了外部的火源,是可能會造成火災(zāi),當(dāng)氣體在可燃性爆炸的范圍內(nèi),則可能會造成人員的傷亡,也會在造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,此外粉塵也會擴(kuò)散關(guān)鍵的零部件中,造成機(jī)械的磨損加劇,從而降低了機(jī)械的壽命,另外由于礦井內(nèi)粉塵的濃度增加,會影響到工作人員的工作實現(xiàn),從而在工作的過程中增加安全隱患。

        1.2 綜掘巷道粉塵的來源

        綜掘巷道粉塵的來源主要包括兩個方面,首先是綜掘工作面和綜掘運(yùn)輸設(shè)備以及巷道中的二次揚(yáng)塵和支護(hù)過程中打眼都會有粉塵的產(chǎn)生。

        那么針對綜掘工作面的粉塵來源主要分為兩個方面,首先是在掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行煤巖截割時,由于長期對煤巖的積壓,因此會造成煤巖的脫落,在這個過程中會產(chǎn)生較大的礦塵,同時在掘進(jìn)機(jī)裝載煤巖的過程中,由于煤巖需要翻動,會導(dǎo)致粉塵的浮起,從而增加煤礦中粉塵的濃度。

        2 目前研究存在的問題

        2.1 實驗研究中存在的問題

        針對目前的研究進(jìn)行試驗,針對綜掘工作的研究,首先需要確定研究對象,針對研究對象和試驗條件從而構(gòu)建相應(yīng)的裝置進(jìn)行現(xiàn)場試驗。在試驗的過程中,同時采用檢測和手段獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù),從而進(jìn)行相應(yīng)的分析整理,形成某種數(shù)學(xué)方程式,用于指導(dǎo)工程設(shè)計或者類似的研究。試驗方法應(yīng)該直觀可靠,目前試驗依然是工程設(shè)計的主要依據(jù)。但是由于試驗成本過高,同時試驗也受到檢測技術(shù)和測量水平以及多種因素的制約,另外研究同時周期較長,同時試驗關(guān)系拓展性也較差,在實際應(yīng)用中也有限,所以試驗方法揭示綜掘?qū)ο蟮膬?nèi)在規(guī)律方面也表現(xiàn)較差。

        2.2 數(shù)值模擬中存在的問題

        隨著當(dāng)今計算機(jī)計算水平的大幅度提高,相應(yīng)的計算機(jī)運(yùn)用也在一定程度上提高了數(shù)值模擬方法的發(fā)展,數(shù)學(xué)模型從一定程度上能夠反應(yīng)工程問題和物理問題等問題,從而需求較為高效和準(zhǔn)確的計算方法,計算方法在確定后采用編制程序的方法進(jìn)行計算,對數(shù)學(xué)中的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行“數(shù)值實驗”,通過理論分析和計算,從而獲得內(nèi)在的規(guī)律,這樣能夠為工程研究提供較多的便利。另外,數(shù)值模擬在完成以后,需要使用數(shù)據(jù)和圖形制作出動態(tài)的效果,該方法能夠解決復(fù)雜的問題,另外能夠獲得試驗中難以獲得的信息,因此對試驗進(jìn)行模擬分析,可以篩選出合理的試驗方案,從而減少試驗數(shù)量,優(yōu)化試驗程序,縮短試驗的周期,提高整個試驗的質(zhì)量,降低試驗的成本和費(fèi)用。因此從這個角度而言,采用數(shù)值模擬,能夠有效彌補(bǔ)試驗手段中存在的不足。經(jīng)過多年的數(shù)值模擬的方法,目前該方法在綜掘工作中的粉塵防治上已經(jīng)取得了較好效果,并且可以預(yù)報在實際防治過程中的溫度、速度場等信息,可以再現(xiàn)流體流動的變化過程,這樣有利于掌握真實綜掘工作中的信息,從而為過程的設(shè)計和優(yōu)化提供一定的理論依據(jù),同時模型所得到的結(jié)果還需要大量的試驗進(jìn)行驗證。

        因此為了更好的對粉塵的關(guān)鍵問題進(jìn)行研究,目前在研究的過程中主要集中在顆粒的運(yùn)動和分布,以數(shù)值模擬為主要的計算手段,同時開展有效的試驗研究,適當(dāng)?shù)牟捎美碚摲治龅姆椒?,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更深入的研究,有效的做到理論和實踐相結(jié)合的目的。

        3 研究方法趨勢

        綜掘工作的粉塵防治主要是從顆粒隨氣流的相對流動和擴(kuò)散以及沉降等規(guī)律進(jìn)行入手,這是近些年來在研究過程中的重點(diǎn),隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,氣體和固體的兩相流數(shù)值模擬已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注,并且目前的研究也較為廣泛。例如,目前的氣相和固相的研究數(shù)值方法主要為Euler-Lagrange法和Euler-Euler法:

        以上述兩種演繹庫方法為例,其研究的特點(diǎn)主要為:首先Euler-Lagrange能夠全面的考慮到顆粒在運(yùn)輸過程的特性,采用統(tǒng)一的方法處理好顆粒及其流相,從而大規(guī)模的處理相應(yīng)的計算問題,但是顆粒的連續(xù)性假設(shè)在一定會程度上削弱了模擬在非均勻結(jié)構(gòu)上的真實性,計算無法體現(xiàn)出顆粒大小和密度方面的區(qū)別,模擬結(jié)果無法有效體現(xiàn)顆粒的復(fù)雜變化,而顆粒相隨時間的經(jīng)歷通常是研究兩相流的重點(diǎn)所在。而Euler-Euler在模型的假設(shè)中,能夠更直接的解釋顆粒的運(yùn)動規(guī)律,在綜掘工作面粉塵分布規(guī)律研究方面,研究者也采用這兩種方法進(jìn)行了研究。

        東南大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)和北京化工大學(xué)等采用DEM數(shù)值對顆粒物的有關(guān)特性進(jìn)行了研究,取得了一定的成果。隨著近些年來計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,相應(yīng)的計算機(jī)在科學(xué)研究中的運(yùn)用日益突出,因此DEM數(shù)值模擬方法受到了計算機(jī)運(yùn)算能力的瓶頸逐漸解除,這種方法將更多的運(yùn)用到綜掘的科學(xué)研究中。因此在未來進(jìn)一步的研究中,可以利用CFD-DEM方法,從而揭示綜掘工作氣固流動,特別是顆粒運(yùn)動及其擴(kuò)散性的研究,從而有效彌補(bǔ)試驗研究方面存在的不足。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,綜掘工作面粉塵的防治是一項長期而艱巨的任務(wù),在針對煤炭粉塵防治系統(tǒng)的研究過程中,需要對整個防治技術(shù)有一個系統(tǒng)的認(rèn)識,才能夠展開科學(xué)研究,同時對研究方法和研究手段也需要積極探索,以便于找尋快捷、高效的除塵方法,另外,需要對現(xiàn)有的除塵設(shè)備進(jìn)行改進(jìn),切實的提高治理措施和治理力度,為煤炭采掘工作人員創(chuàng)造一個安全和健康的環(huán)境。

        [1]關(guān)萬里.神東煤炭集團(tuán)快速掘進(jìn)工作面粉塵防治技術(shù)研究 [J].煤炭工程,2016 (S1).

        [2]王玉申.王春東,李東平,郭樹林,徐海.巖巷綜掘工作面綜合防塵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].價值工程,2014(13):103-105.

        [3]王國全,梁建華,馮光文,等.伴生放射性煤礦分類標(biāo)準(zhǔn)及其放射性污染綜合防治研究[J].中國科技成果,2015,16(13):41-41.

        淺談煤礦綜掘工作面粉塵防治現(xiàn)狀及進(jìn)展

        ■趙康

        P[文獻(xiàn)碼]B

        1000-405X(2016)-10-348-1

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