上湾煤矿连采工作面气幕控尘技术及效果评价
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研究探讨 煤 炭 工 程 2008年第 6期
上湾煤矿连采工作面气幕控尘技术及效果评价
钟国庆
(中国神华神东煤炭分公司安全监察局 , 内蒙古 伊旗 017209)
摘 要 : 论文针对神东矿区在使用连采机掘进工作过程中高浓度粉尘难以解决这一问题 , 提 出对连采机采用气幕控尘技术 , 并对这一技术对粉尘浓度的有效控制进行了阐述 , 对其应用效果 作了科学的评价 。 关键词 : 煤矿 ; 连采 ; 工作面 ; 气幕 ; 控尘 中图分类号 : TD714 + 14 文献标识码 : B 文章编号 : 1671 - 0959 (2008) 0620084202
滚筒的加工过程中 , 采用轮毂与辐板整体铸造后再与筒体 焊接的工艺方法 , 可提高滚筒的机械性能 。
参考文献 :
[ 1 ] 曹云露 , 张文祥 , 等. 矿用带式输送机传动滚筒的有限元分 析 [ J ]. 煤炭科学技术 , 2003, (10).
[ 2 ] 丁财 进 , 刘 杰 , 等. 带 式 输 送 机 传 动 滚 筒 的 有 限 元 分 析 [ J ]. 煤炭工程 , 2004, ( 12) : 65～66.
4) 试验研究表明 , 为防止射流到达工作面顶板时的末 端速度过大 , 产生二次粉尘飞扬 , 射流末端的轴心速度在 1150～1178m / s的隔尘效果好 , 在此区域内随着射流末端的 轴心速度的减小 , 隔尘效果越好 。
213 气幕控尘装置的现场安装
21311 气幕控尘装置的组成 气幕控尘装置由气幕风机 、消音器 、压入式风管 、保
1 概 况
上湾煤矿使用两套 12CM15 - 10D 型连续采煤机生产 , 产量达 310M t/ a。连采机设有内 、外喷雾 、机载除尘器 (外 喷雾水量 68L /m in, 机载除尘器水量 23L /m in, 配套电机功 率 19kW )等防降尘设施 , 但由于煤层含水量较高 , 外喷雾 受限难以坚持使用 ; 同时 , 生产巷道 (集中胶运巷 、集中辅 运巷 、集中回风巷同时掘进 ) 断面积较大 ( 2014 ～24m2 ) , 机载除尘器收尘效率受到影响 , 经实测在内喷雾及机载除 尘器同时使用情况下仍有 70mg /m3 以上的粉尘扩散到煤机 司机区域 。据此 , 对该矿连采工作面高浓度粉尘进行专项 治理 , 取得了理想的降尘效果 。通过对该装置的使用 、现 场粉尘浓度的治理取得了良好的效果 。
(1140V )的防爆离心正压风机性能稳定可靠 , 为国内首创 。 3) 气幕控尘基本上不影响工作面风流的流动 , 具有较
好的控尘效果 。通过调节气幕喷射角度和气幕到工作面的 距离 , 可使工作面司机处含尘浓度降到产尘区浓度 011 左 右 。使用气幕控尘技术后 , 收尘效率达 9018% ; 降尘效率 均达到 71%以上 , 有效解决了掘进工作面高浓度粉尘 。
[ 3 ] 莫卫强 , 王三武. 基于 Pro /MECHAN ICA 环境的有限元分析 及优化设计 [ J ]. 现代机械 , 20061 (3) : 45～46.
[ 4 ] 宋凤娟 , 才卫国 , 朱满平. 皮带输送机传动滚筒的应力分析 [ J ]. 甘肃科技 , 20061 (7) : 89～90.
212 气幕控尘装置的实验室研究
1) 气幕装置的噪音小 , 经实验室实测为 75dB (A )以 下 , 低于煤矿井下噪音标准 ( ≤85dB (A ) )的要求 。
2 )研制出了输入电压为 1140V、功率为 3 kW的气幕风
从模拟出的应力分布图可以看出两种工况下的最大位 移都在筒壳中心部位 , 最大等效应力都是在与胀套连接的 轴部位 , 这是因为这个部位不仅受到弯曲应力而且还受到 剪切应力 。比较两种工况 , 可以看出逆止工况下滚筒比较 危险 , 最大等效应力值最大 。
(责任编辑 崔永丰 )
85
1) 试验室研究表明 , 只有当气幕射流到达工作面顶板 时 , 才能发挥其控尘 (隔尘 )作用 。气幕控尘效果并不是愈 大愈好 , 相反为了防止射流到达工作面顶板时的末端速度 过大 , 产生二次粉尘飞扬 , 影响气幕控尘效果 , 应适当减 小喷口风速 , 加大喷口直径 。
2) 该气幕控尘装置所使用的小功率 ( 3kW ) 、高电压
浓度 /mg·m - 3 总粉尘 呼吸性粉
粉尘浓度 /mg·m - 3 总粉尘 呼吸性粉
浓度 尘浓度
浓度
尘浓度
75183
37122
21134
9136
73183
22115
20142
8196
气幕控尘降尘效果 / %
收尘 效率
9018
总粉 尘
呼吸性 粉尘
71186
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
74185
7716
72134
59155
3 结 语
处。
84
2008年第 6期 煤 炭 工 程 研究探讨
机 , 经实 验 室 试验 , 其 性 能 稳 定 可 靠 。该 风 机 的 风 量 为 4414～8718m3 /m in; 风压为 1578～1000Pa。
3) 气幕发生器是由内径为 100mm , 外径为 127mm 的 无缝钢管制成 , 沿管子全长布置直径为 710mm 的小孔 248 个 , 压风沿小孔呈切线方向喷出 , 形成气幕 , 阻止粉尘向 司机处扩散 。经测试 , 喷口出口风速为 25m / s; 有效射程 为 3m。
护弹簧 、空气过滤器和气幕发生管等组成 。 21312 气幕控尘装置的安装
1) 将 气 幕 风 机 (防 爆 离 心 正 压 风 机 ) 水 平 安 设 在 12CM15 - 10D 型连采机的除尘器机体平台上 , 用压入式风 管连接气幕风机和横向布置于连采机平台上的气幕发生器 。 现场安装具体布置如图 1所示 。
2 气幕控尘装置研究与应用
211 气幕控尘装置原理
该方案采用气幕控尘与机载除尘器相结合 , 在用好连
采机现有内喷雾除尘系统的基础上 , 着重研究提高除尘风 机的收尘效率 , 通过气幕控尘装置将连采机割煤时产生的 粉尘控制在司机前方截割头范围内 (避免粉尘向外扩散弥漫 整个巷道 ) , 利用机载除尘器将控制在截割头范围内的飞扬 粉尘抽出并得到净化处理 , 净化后较清洁的 风 流 排 入 巷 道内 。
测尘地点
集中胶运巷工作面 司机处 ( 1 - 2煤 )
集中胶运巷工作面司 机外 5m 处 ( 1 - 2煤 )
原始粉尘浓度 /mg·m - 3
总粉尘 呼吸性粉 浓度 尘浓度
233133 86133
91100
33167
表 1 气幕控尘装置降尘效果
使用内喷雾及
使用内喷雾 、机载除尘
机载除尘器时粉尘
器及气幕控尘装置时
2 结 论
通过运用 PRO / E和 PRO /M 软件对滚筒进行了静力分 析 , 实现几何造型和有限元分析的无缝连接 。对带式输送 机传动滚筒进行三维有限元静力分析 , 得出了滚筒的应力 分布规律 , 基本可以掌握滚筒的受力情况 , 为进一步改进 滚筒结构提供了必要的理论依据 。本文通过对驱动滚筒的 有限元分析 , 发现驱动滚筒在工作时具有一定的弹性变形 反而会防止裂纹的产生 , 有利于使用寿命的延长 , 建议在
实验研究表明 , 气幕控尘作用 , 并不像固体壁一样 , 阻挡微粒的穿透 , 而是不断卷吸两侧空气 , 稀释和带走卷 吸进来的脏空气 , 使微粒不能穿透空气幕 , 只有少数微粒 可能由于气流的横向脉动进入防尘区 。所以 , 在相同的气 幕送风量下 , 空气幕喷口越大引射两侧的空气量越小 , 进 入气幕区的微粒越小 , 隔离效果越好 。
4) 在气幕风机的入口安设了金属网 , 防止了大块煤进 入风机 ,从而避免了由于大块煤的进入损坏风机和堵塞气
图 1 气幕控尘装置现场安装布置图
幕发生器 。
214 气幕控尘装置的应用效果
气幕控尘装置将产尘区与司机工作区隔开 , 使粉尘不 向司机处扩散 , 极大地提高了机载除尘器的收尘效果 , 从 而提高了除尘器的除尘效率 。为考察该除尘系统的收尘效 率与除尘效率 , 试验采用国营常熟电子仪器 总 厂 生 产 的 AFQ - 20A 型采样器及常熟矿山机电器材厂生产的 AKFC 92A型矿用粉尘采样器进行了现场实测 , 主要测试内容为 三种状况 : 无任何防尘措施的原始粉尘浓度测定 , 使用内 喷雾及机载除尘器粉尘浓度测定 , 内喷雾 、机载除尘器及 气幕控尘装置粉尘浓度测定 ; 测点为连采机司机处及司机 位置后 5m 处 。测试结果见表 1。
2) 用连采机原有电路控制系统同时控制机载除尘器和 气幕风机 , 实现了机载除尘器与气幕风机的并联 , 即同时 启动和关闭除尘器和气幕风机 , 便于司机操作 。
3) 设计制作了气幕风机的防护外壳 , 该外壳采用厚度 为 18mm的钢板 , 气幕风机外壳采用 5mm 的钢板 , 增强了 气幕风机的抗砸和抗冲击性能 。
[ 5 ] 孙江宏 , 黄小龙 , 姚文席. 利用 Pro /MECHAN ICA 提高齿轮 有限元分析能力 [ J ] 1工具技术 , 20031 (6) : 12～14. (责任编辑 赵巧芝 )
收稿日期 : 2008 - 04 - 28 作者简介 : 钟国庆 (1967 - ) , 男 , 陕西子洲人 , 国家注册安全工程师 , 现供职于中国神华神东煤炭分公司安监局通风
上湾煤矿连采工作面气幕控尘技术及效果评价
钟国庆
(中国神华神东煤炭分公司安全监察局 , 内蒙古 伊旗 017209)
摘 要 : 论文针对神东矿区在使用连采机掘进工作过程中高浓度粉尘难以解决这一问题 , 提 出对连采机采用气幕控尘技术 , 并对这一技术对粉尘浓度的有效控制进行了阐述 , 对其应用效果 作了科学的评价 。 关键词 : 煤矿 ; 连采 ; 工作面 ; 气幕 ; 控尘 中图分类号 : TD714 + 14 文献标识码 : B 文章编号 : 1671 - 0959 (2008) 0620084202
滚筒的加工过程中 , 采用轮毂与辐板整体铸造后再与筒体 焊接的工艺方法 , 可提高滚筒的机械性能 。
参考文献 :
[ 1 ] 曹云露 , 张文祥 , 等. 矿用带式输送机传动滚筒的有限元分 析 [ J ]. 煤炭科学技术 , 2003, (10).
[ 2 ] 丁财 进 , 刘 杰 , 等. 带 式 输 送 机 传 动 滚 筒 的 有 限 元 分 析 [ J ]. 煤炭工程 , 2004, ( 12) : 65～66.
4) 试验研究表明 , 为防止射流到达工作面顶板时的末 端速度过大 , 产生二次粉尘飞扬 , 射流末端的轴心速度在 1150～1178m / s的隔尘效果好 , 在此区域内随着射流末端的 轴心速度的减小 , 隔尘效果越好 。
213 气幕控尘装置的现场安装
21311 气幕控尘装置的组成 气幕控尘装置由气幕风机 、消音器 、压入式风管 、保
1 概 况
上湾煤矿使用两套 12CM15 - 10D 型连续采煤机生产 , 产量达 310M t/ a。连采机设有内 、外喷雾 、机载除尘器 (外 喷雾水量 68L /m in, 机载除尘器水量 23L /m in, 配套电机功 率 19kW )等防降尘设施 , 但由于煤层含水量较高 , 外喷雾 受限难以坚持使用 ; 同时 , 生产巷道 (集中胶运巷 、集中辅 运巷 、集中回风巷同时掘进 ) 断面积较大 ( 2014 ～24m2 ) , 机载除尘器收尘效率受到影响 , 经实测在内喷雾及机载除 尘器同时使用情况下仍有 70mg /m3 以上的粉尘扩散到煤机 司机区域 。据此 , 对该矿连采工作面高浓度粉尘进行专项 治理 , 取得了理想的降尘效果 。通过对该装置的使用 、现 场粉尘浓度的治理取得了良好的效果 。
(1140V )的防爆离心正压风机性能稳定可靠 , 为国内首创 。 3) 气幕控尘基本上不影响工作面风流的流动 , 具有较
好的控尘效果 。通过调节气幕喷射角度和气幕到工作面的 距离 , 可使工作面司机处含尘浓度降到产尘区浓度 011 左 右 。使用气幕控尘技术后 , 收尘效率达 9018% ; 降尘效率 均达到 71%以上 , 有效解决了掘进工作面高浓度粉尘 。
[ 3 ] 莫卫强 , 王三武. 基于 Pro /MECHAN ICA 环境的有限元分析 及优化设计 [ J ]. 现代机械 , 20061 (3) : 45～46.
[ 4 ] 宋凤娟 , 才卫国 , 朱满平. 皮带输送机传动滚筒的应力分析 [ J ]. 甘肃科技 , 20061 (7) : 89～90.
212 气幕控尘装置的实验室研究
1) 气幕装置的噪音小 , 经实验室实测为 75dB (A )以 下 , 低于煤矿井下噪音标准 ( ≤85dB (A ) )的要求 。
2 )研制出了输入电压为 1140V、功率为 3 kW的气幕风
从模拟出的应力分布图可以看出两种工况下的最大位 移都在筒壳中心部位 , 最大等效应力都是在与胀套连接的 轴部位 , 这是因为这个部位不仅受到弯曲应力而且还受到 剪切应力 。比较两种工况 , 可以看出逆止工况下滚筒比较 危险 , 最大等效应力值最大 。
(责任编辑 崔永丰 )
85
1) 试验室研究表明 , 只有当气幕射流到达工作面顶板 时 , 才能发挥其控尘 (隔尘 )作用 。气幕控尘效果并不是愈 大愈好 , 相反为了防止射流到达工作面顶板时的末端速度 过大 , 产生二次粉尘飞扬 , 影响气幕控尘效果 , 应适当减 小喷口风速 , 加大喷口直径 。
2) 该气幕控尘装置所使用的小功率 ( 3kW ) 、高电压
浓度 /mg·m - 3 总粉尘 呼吸性粉
粉尘浓度 /mg·m - 3 总粉尘 呼吸性粉
浓度 尘浓度
浓度
尘浓度
75183
37122
21134
9136
73183
22115
20142
8196
气幕控尘降尘效果 / %
收尘 效率
9018
总粉 尘
呼吸性 粉尘
71186
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
74185
7716
72134
59155
3 结 语
处。
84
2008年第 6期 煤 炭 工 程 研究探讨
机 , 经实 验 室 试验 , 其 性 能 稳 定 可 靠 。该 风 机 的 风 量 为 4414～8718m3 /m in; 风压为 1578～1000Pa。
3) 气幕发生器是由内径为 100mm , 外径为 127mm 的 无缝钢管制成 , 沿管子全长布置直径为 710mm 的小孔 248 个 , 压风沿小孔呈切线方向喷出 , 形成气幕 , 阻止粉尘向 司机处扩散 。经测试 , 喷口出口风速为 25m / s; 有效射程 为 3m。
护弹簧 、空气过滤器和气幕发生管等组成 。 21312 气幕控尘装置的安装
1) 将 气 幕 风 机 (防 爆 离 心 正 压 风 机 ) 水 平 安 设 在 12CM15 - 10D 型连采机的除尘器机体平台上 , 用压入式风 管连接气幕风机和横向布置于连采机平台上的气幕发生器 。 现场安装具体布置如图 1所示 。
2 气幕控尘装置研究与应用
211 气幕控尘装置原理
该方案采用气幕控尘与机载除尘器相结合 , 在用好连
采机现有内喷雾除尘系统的基础上 , 着重研究提高除尘风 机的收尘效率 , 通过气幕控尘装置将连采机割煤时产生的 粉尘控制在司机前方截割头范围内 (避免粉尘向外扩散弥漫 整个巷道 ) , 利用机载除尘器将控制在截割头范围内的飞扬 粉尘抽出并得到净化处理 , 净化后较清洁的 风 流 排 入 巷 道内 。
测尘地点
集中胶运巷工作面 司机处 ( 1 - 2煤 )
集中胶运巷工作面司 机外 5m 处 ( 1 - 2煤 )
原始粉尘浓度 /mg·m - 3
总粉尘 呼吸性粉 浓度 尘浓度
233133 86133
91100
33167
表 1 气幕控尘装置降尘效果
使用内喷雾及
使用内喷雾 、机载除尘
机载除尘器时粉尘
器及气幕控尘装置时
2 结 论
通过运用 PRO / E和 PRO /M 软件对滚筒进行了静力分 析 , 实现几何造型和有限元分析的无缝连接 。对带式输送 机传动滚筒进行三维有限元静力分析 , 得出了滚筒的应力 分布规律 , 基本可以掌握滚筒的受力情况 , 为进一步改进 滚筒结构提供了必要的理论依据 。本文通过对驱动滚筒的 有限元分析 , 发现驱动滚筒在工作时具有一定的弹性变形 反而会防止裂纹的产生 , 有利于使用寿命的延长 , 建议在
实验研究表明 , 气幕控尘作用 , 并不像固体壁一样 , 阻挡微粒的穿透 , 而是不断卷吸两侧空气 , 稀释和带走卷 吸进来的脏空气 , 使微粒不能穿透空气幕 , 只有少数微粒 可能由于气流的横向脉动进入防尘区 。所以 , 在相同的气 幕送风量下 , 空气幕喷口越大引射两侧的空气量越小 , 进 入气幕区的微粒越小 , 隔离效果越好 。
4) 在气幕风机的入口安设了金属网 , 防止了大块煤进 入风机 ,从而避免了由于大块煤的进入损坏风机和堵塞气
图 1 气幕控尘装置现场安装布置图
幕发生器 。
214 气幕控尘装置的应用效果
气幕控尘装置将产尘区与司机工作区隔开 , 使粉尘不 向司机处扩散 , 极大地提高了机载除尘器的收尘效果 , 从 而提高了除尘器的除尘效率 。为考察该除尘系统的收尘效 率与除尘效率 , 试验采用国营常熟电子仪器 总 厂 生 产 的 AFQ - 20A 型采样器及常熟矿山机电器材厂生产的 AKFC 92A型矿用粉尘采样器进行了现场实测 , 主要测试内容为 三种状况 : 无任何防尘措施的原始粉尘浓度测定 , 使用内 喷雾及机载除尘器粉尘浓度测定 , 内喷雾 、机载除尘器及 气幕控尘装置粉尘浓度测定 ; 测点为连采机司机处及司机 位置后 5m 处 。测试结果见表 1。
2) 用连采机原有电路控制系统同时控制机载除尘器和 气幕风机 , 实现了机载除尘器与气幕风机的并联 , 即同时 启动和关闭除尘器和气幕风机 , 便于司机操作 。
3) 设计制作了气幕风机的防护外壳 , 该外壳采用厚度 为 18mm的钢板 , 气幕风机外壳采用 5mm 的钢板 , 增强了 气幕风机的抗砸和抗冲击性能 。
[ 5 ] 孙江宏 , 黄小龙 , 姚文席. 利用 Pro /MECHAN ICA 提高齿轮 有限元分析能力 [ J ] 1工具技术 , 20031 (6) : 12～14. (责任编辑 赵巧芝 )
收稿日期 : 2008 - 04 - 28 作者简介 : 钟国庆 (1967 - ) , 男 , 陕西子洲人 , 国家注册安全工程师 , 现供职于中国神华神东煤炭分公司安监局通风
