（遼寧工程技術(shù)大學(xué) 遼寧葫蘆島125105）

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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(duì)綜掘過程中粉塵的主要來源進(jìn)行了分析，另外淺顯的對(duì)目前綜掘粉塵的主要治理技術(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，最后對(duì)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(shì)

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(zhǎng)期在礦井下工作，吸入了大量的粉塵后，會(huì)導(dǎo)致工人出現(xiàn)呼吸道的疾病，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)塵肺病，直接會(huì)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(huì)造成火災(zāi)，當(dāng)氣體在可燃性爆炸的范圍內(nèi)，則可能會(huì)造成人員的傷亡，也會(huì)在造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，此外粉塵也會(huì)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(huì)影響到工作人員的工作實(shí)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(gè)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(huì)有粉塵的產(chǎn)生。

那么針對(duì)綜掘工作面的粉塵來源主要分為兩個(gè)方面，首先是在掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行煤巖截割時(shí)，由于長(zhǎng)期對(duì)煤巖的積壓，因此會(huì)造成煤巖的脫落，在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生較大的礦塵，同時(shí)在掘進(jìn)機(jī)裝載煤巖的過程中，由于煤巖需要翻動(dòng)，會(huì)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(shí)驗(yàn)研究中存在的問題

針對(duì)目前的研究進(jìn)行試驗(yàn)，針對(duì)綜掘工作的研究，首先需要確定研究對(duì)象，針對(duì)研究對(duì)象和試驗(yàn)條件從而構(gòu)建相應(yīng)的裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在試驗(yàn)的過程中，同時(shí)采用檢測(cè)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(jì)或者類似的研究。試驗(yàn)方法應(yīng)該直觀可靠，目前試驗(yàn)依然是工程設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。但是由于試驗(yàn)成本過高，同時(shí)試驗(yàn)也受到檢測(cè)技術(shù)和測(cè)量水平以及多種因素的制約，另外研究同時(shí)周期較長(zhǎng)，同時(shí)試驗(yàn)關(guān)系拓展性也較差，在實(shí)際應(yīng)用中也有限，所以試驗(yàn)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(jì)算機(jī)計(jì)算水平的大幅度提高，相應(yīng)的計(jì)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(jì)算方法，計(jì)算方法在確定后采用編制程序的方法進(jìn)行計(jì)算，對(duì)數(shù)學(xué)中的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行“數(shù)值實(shí)驗(yàn)”，通過理論分析和計(jì)算，從而獲得內(nèi)在的規(guī)律，這樣能夠?yàn)楣こ萄芯刻峁┹^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(dòng)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(yàn)中難以獲得的信息，因此對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行模擬分析，可以篩選出合理的試驗(yàn)方案，從而減少試驗(yàn)數(shù)量，優(yōu)化試驗(yàn)程序，縮短試驗(yàn)的周期，提高整個(gè)試驗(yàn)的質(zhì)量，降低試驗(yàn)的成本和費(fèi)用。因此從這個(gè)角度而言，采用數(shù)值模擬，能夠有效彌補(bǔ)試驗(yàn)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(bào)在實(shí)際防治過程中的溫度、速度場(chǎng)等信息，可以再現(xiàn)流體流動(dòng)的變化過程，這樣有利于掌握真實(shí)綜掘工作中的信息，從而為過程的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)，同時(shí)模型所得到的結(jié)果還需要大量的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

因此為了更好的對(duì)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(dòng)和分布，以數(shù)值模擬為主要的計(jì)算手段，同時(shí)開展有效的試驗(yàn)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(shí)踐相結(jié)合的目的。

3 研究方法趨勢(shì)

綜掘工作的粉塵防治主要是從顆粒隨氣流的相對(duì)流動(dòng)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(jì)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(kù)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(jì)算問題，但是顆粒的連續(xù)性假設(shè)在一定會(huì)程度上削弱了模擬在非均勻結(jié)構(gòu)上的真實(shí)性，計(jì)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(shí)間的經(jīng)歷通常是研究?jī)上嗔鞯闹攸c(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(dòng)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(duì)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(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的計(jì)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(jì)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(dòng)，特別是顆粒運(yùn)動(dòng)及其擴(kuò)散性的研究，從而有效彌補(bǔ)試驗(yàn)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(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，在針對(duì)煤炭粉塵防治系統(tǒng)的研究過程中，需要對(duì)整個(gè)防治技術(shù)有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，才能夠展開科學(xué)研究，同時(shí)對(duì)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(duì)現(xiàn)有的除塵設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，切實(shí)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(gè)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(jià)值工程,2014(13):103-105.

[3]王國(guó)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(guó)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