【導(dǎo)讀】據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包。含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。交論文（設(shè)計）的電子版和紙質(zhì)版。贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計）進入學(xué)校圖書館被查閱。計）在解密后適用本規(guī)定。單等），文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書。究的重要課題之一。本文主要闡述了煤層注水、高壓噴霧降塵、除塵器降。多年來的實踐表明，在借鑒前人成果的基礎(chǔ)上對粉塵濃度較高的煤礦生產(chǎn)。通過本次研究力求使煤礦生產(chǎn)采面減降塵技術(shù)更加完善。采面作業(yè)人員提供一個良好的作業(yè)環(huán)境。生產(chǎn)采面粉塵的產(chǎn)生...

　　

【正文】 圖 外噴霧的噴嘴布置方式及噴射方向 （ 2）回柱噴霧降塵 機采工作面多采用單體液壓支柱及鉸接梁支護頂板。當(dāng)回柱時，由于頂板破碎或冒落而陳發(fā)性的產(chǎn)生大量粉塵，頂板巖層中往往含有大量的游離二氧化硅 ，粉塵更加有有害。對于這種陣發(fā)性的塵源，常用噴霧的方法進行降塵，即在回柱 前，先向待回柱的頂板處噴霧進行潤濕，回柱時，在順風(fēng)流方向向頂板塵源處進行噴霧。 （ 3）自移式 液壓支架移架時自動噴霧降塵 綜采工作面自移式液壓支架再降柱和前移過程中將產(chǎn)生大量粉塵。采山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 28 用隨支架動作而自動控制的噴霧是最理想的降塵方式。 ① 自動噴霧裝置及工作原理。液壓支架自動噴霧主要靠聯(lián)動閥來實現(xiàn)。聯(lián)動閥門如圖 所示。 閥座上有四個孔，其中兩個孔為噴霧的進水和出水孔，另兩個孔為與支架降柱和升柱的通液孔。閥座與支架相應(yīng)部位相連接。聯(lián)動閥的工作原理是：液壓支架降柱時，降柱液路中分出一股乳化液進入聯(lián)動閥座的降柱液孔 后通向第一單向閥，推動閥門前移，溝通單向閥液路；此液路又通向第二液路，打開第二單向閥，乳化液 通過并推動活塞前進，頂開水路單向閥閥芯，接通噴霧水，支架各噴嘴開始噴霧。支架轉(zhuǎn)入移架時，噴霧繼續(xù)。當(dāng)支架升柱時，升柱液路中分出一股乳化液，進入聯(lián)動閥座的升柱液孔后通向第一單 圖 聯(lián)動閥外形圖 向閥，打開閥芯，將密閉在閥座液 1— 閥座 2— 第二單向閥 3— 螺釘 路中的壓力卸除。此時，第二單向 4— 第一單向閥 閥在水壓和彈簧力的作用下閥芯復(fù)位，封住水路，支架的噴嘴 停止噴霧 。 ② 自動噴霧供水系統(tǒng)。液壓支架自動噴霧供水系統(tǒng)，如圖 [1]所示 對于已投入使用而又未安設(shè)自動噴霧裝置的自移式液壓支架，可現(xiàn)在控頂區(qū)內(nèi)每隔 6~10 架支架安裝 2 個 傘形噴嘴，降架打開閥門噴霧，使霧流形成水幕，以捕集降、移架是產(chǎn)生的粉塵。 安裝自動噴霧系統(tǒng)的自移式液壓支架，在降架和移架過程中，通過噴霧，移架，作業(yè)人員工作地點的粉塵濃度可降低 80%以上。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 29 圖 液壓支架自動噴霧供水示意圖 1— 噴霧泵站 2φ 32— 膠管 3— 三通 4— φ 25 膠管 5— 總閥門 6— 聯(lián)動閥 7— 五通 8— 噴嘴 2） 炮采工作面噴霧降塵技術(shù) 在炮采工作面應(yīng)敷設(shè)供水軟管， 每 10~15m 設(shè)一架間水霧，放炮時打開水幕進行放炮噴霧。也可采用沖擊波自動噴霧，放炮時自動噴霧降塵。 泡沫降塵理論與技術(shù) 泡沫降塵在 70 年代中期世界各國開始廣泛應(yīng)用，近年來，我國在綜采綜掘等作業(yè)也開始 試驗和應(yīng)用泡沫降塵技術(shù)。實踐證明，泡沫降塵比其他濕式降塵相比，用水量可以減少 35% ~ 80%，而降塵效率卻比噴霧灑水高 2 ~ 5 倍。在急傾斜 生產(chǎn)采面 用泡沫降塵，其降塵 效率比噴霧降塵提高 1 ~ 倍。美國在采煤機 上用泡沫降塵，降塵效率高達 90% ~ 99%；日本應(yīng)用泡沫降塵法使沉積煤塵 40% ~ 50%，使浮游煤塵降低 50% ~ 70% 泡沫降塵的機理 與發(fā)泡劑配制 1） 泡沫降塵的機理 泡沫除塵是利用封閉空隙 的泡沫體覆蓋源，使剛產(chǎn)生的粉塵迅速得到沉積和潤濕，其降塵過程是利用表面活性物質(zhì)發(fā)泡劑和水混合后，用發(fā)泡裝山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 30 置 射向塵源。由于生成了體積很大的泡沫，就能夠大大增加與塵源相互作用的表面，延長了相互作用的過程，從而隔絕了塵源，又使最小的粉塵粒也容易被潤濕。 2） 發(fā)泡劑的配置要求 泡沫劑是多種表面活性劑的混合物 ， 泡沫除塵效果主要取決于泡沫劑配方 ， 即配方中各化學(xué)藥劑的選擇和含量的確定。一般泡沫劑配方中含有起泡劑、濕潤劑、穩(wěn)定劑、增溶劑等表面活性劑。從結(jié)構(gòu)上看 ， 所有表面活性分子都是由極性的親水基和非極性的親油基兩部分組成。親水基使分子引入水與水親和 ， 而親油基使分子排斥水 ， 與油親和。根據(jù)親水基團的結(jié)構(gòu)分類 ， 通常把表面活性劑分為離子型和非離子型 ， 而離子型表面活性劑在水中電離 ， 形成帶陽電荷或帶陰電荷親油劑 ， 又可分為陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑。故在泡沫劑配方 中 ， 不能把陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑混合使用?？紤]到表面活性劑來源廣泛 ， 價格較低 , 易于加工制作和現(xiàn)場應(yīng)用 ， 最好選用陰離子表面活性劑或非離子型表面活性劑。試驗證明 ， 任何單一藥劑都不可能實現(xiàn)對各方面性能的要求 ， 為此 ，泡沫劑配方中也需要多種藥劑混合后才能達到所需要的目的。由于配方中各藥劑所起的作用不同 ， 因而各藥劑的含量也不一定相同 ， 一般需要通過正交試驗來確定。 泡沫降塵技術(shù) 1） 泡沫降塵的發(fā)泡工藝 用于礦井滅火 的泡沫通常是物理方法產(chǎn)生的客氣機械泡沫。一般是將發(fā)泡劑溶液噴灑于發(fā)泡網(wǎng)上， 再經(jīng)風(fēng)流的 吹激而產(chǎn)生泡沫。除塵用發(fā)泡機多為水力引射式發(fā)泡機。水力引射式發(fā)泡機如圖 所示。 水力引射式發(fā)泡機主要由發(fā)泡噴頭、定量分配器、過濾器、發(fā)泡原液貯箱 及軟管構(gòu)成。其發(fā)泡過程是由軟管 1H 供給的壓力水（約 980kPa ）進入 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 31 圖 水力引射式發(fā)泡機示意圖 F— 發(fā)泡噴頭 L— 管路定量分配器 S— 過濾器 T— 發(fā)泡原液貯槽 1G 、 2G — 壓力表 1H 、 2H — 高壓軟管 過濾器 S 加以凈化，隨后流入管路、定量分配器 L。由于壓力水的引射作用將貯液槽 T 中的發(fā)泡原液按定量（混合比 % ~ 1%）吸出。含有發(fā)泡原液的壓力水通過軟管 2H 流入發(fā)泡噴頭 F。發(fā)泡噴頭的結(jié)構(gòu)如圖 所示。從導(dǎo)管 P 進入的壓力水，由于噴嘴 N 的作用，被噴到金屬網(wǎng) M 上。此時，空氣由于高壓射流的引射作用，從發(fā)泡噴頭尾部開口處被吸入 ，含有發(fā)泡原液的水與空氣在金屬網(wǎng) M 處形成泡沫而向前方噴射。 圖 發(fā)泡噴頭示意圖 P— 導(dǎo)管 N— 噴嘴 M— 金屬網(wǎng) 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 32 泡沫的射程是隨發(fā)泡壓力、金屬網(wǎng)孔的大小而變化的 ，如果使用網(wǎng)孔直徑為 3mm 的 金屬網(wǎng)發(fā)泡，壓力表 1G 處壓力為 147 ~ 1176kPa ，其對應(yīng)用水量的射程見表 41[2]。發(fā)泡網(wǎng)的形狀會影響發(fā)泡機的發(fā)泡能力，一般以拋物面和錐形發(fā)泡網(wǎng)為好，其相對發(fā)泡能力高。對于發(fā)泡的材質(zhì)，采用棉 線網(wǎng)優(yōu)于尼龍網(wǎng)，而尼龍網(wǎng)又優(yōu)于金屬網(wǎng)。 表 41 發(fā)泡機的性能 一次水壓 (kPa) 二次水壓 (kPa) 射 程 （ m） 排水量 （ L/min） 294 392 490 980 1960 147 196 245 539 1176 1 3 5 11 12 17 25 2） 發(fā)泡性能及參數(shù) 發(fā)泡性能主要有：發(fā)泡量、發(fā)泡倍數(shù)、析液時間、風(fēng)泡比、 成泡率等參數(shù)。 （ 1） 發(fā)泡量：泡沫發(fā)生器每分鐘產(chǎn)生泡沫的自由體積， min/3m 。 （ 2） 發(fā)泡倍數(shù)：一定數(shù) 量的泡沫自由體積，與該體積的泡沫全部破 滅后折出的溶液體積比。一般 1 ~ 20 倍為低倍數(shù)泡沫； 20 ~ 1000 倍為高倍數(shù)泡沫。 （ 3） 析液時間：隨著泡沫消失而折出一定質(zhì)量的溶液所需要的時間（或稱破泡時間）。析液時間越長、泡沫的穩(wěn)定性越好。 （ 4） 風(fēng)泡比：供給發(fā)泡機的風(fēng)量與發(fā)泡量之比值，稱為風(fēng)泡比。風(fēng)跑越小，證明同樣條件下，所需風(fēng)量少。風(fēng)泡比是選擇通風(fēng)機的主要依據(jù)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 33 （ 5） 成泡率：實際發(fā)泡量的理論發(fā)泡量之比值，稱為成泡率。理論發(fā)泡量可由供液量和發(fā)泡倍數(shù)的計算求得。成泡率高，說明在相同發(fā)泡量的前 提下，所消耗的泡沫液 要少。 3） 采煤機泡沫降塵 國外 生產(chǎn)采面 應(yīng)用泡沫除塵，大都是在滾筒采煤機截煤時，向截割部噴射。發(fā)泡頭的安裝方式如圖 所示 圖 發(fā)泡機在采煤機上安裝方法 C工作面 D滾筒 J千斤頂外殼 C工作面 D滾筒 J千斤頂外殼 H牽引機頭 F F F3發(fā)泡噴頭 發(fā)泡頭最好和發(fā)泡原液貯槽作為采煤機的一部分裝在一起。一般安裝在滾筒采煤機的中部， 或靠近操作者的側(cè)面。最理想的是采用噴泡沫的方 法，即用裝在采煤機內(nèi)部的導(dǎo)管把泡 沫噴至滾筒截齒面上。截齒割煤 泡 沫噴 射，這樣抑塵效果最好。采煤機割煤時，噴射泡沫的降塵效果如圖 所示 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 34 `0123451 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0浮游粉塵量)/(3mg與 工 作 面 的 垂 直 距 離 （ m )12 圖 噴射泡沫浮游粉塵測定結(jié)果 1— 通常采煤中 2— 使用發(fā)泡機的采煤中 除塵器降塵理論與技術(shù) 我國用于煤礦井下除塵設(shè)備的研究起步較晚，始于 80 年代，但近幾年發(fā)展較快，已先后研制了 MLC 型錨噴除塵器、 JTC 型掘進通風(fēng)除塵器、KGC 型掘進機除塵器、 SCF 型濕式除塵風(fēng)機、 GBC 型干式布袋除塵器、K JC 型礦用氣幕降塵器、 PSCF 型水射流除塵風(fēng)機以及 MXC 型礦用捕塵器和 DKC 型孔口捕塵器等。從除塵機理看 ， 既有濕式過濾除塵，又有旋風(fēng)分離除塵，還有干式布袋除塵。由于對各類礦用除塵器性能、特點了解不夠，造成除塵器使用作業(yè)場所不當(dāng)，除塵器不能充分發(fā)揮效能，而產(chǎn)生對除塵設(shè)備的誤解和疑慮。因此 ,分析礦用除塵器的性能及結(jié)構(gòu)特點 ，了解其適宜的作業(yè)場所，使除塵器充分發(fā)揮作用，對于推動防塵技術(shù)的發(fā)展，保證煤礦安全生產(chǎn)，有著現(xiàn)實而積極的意義。 除塵器降塵機理 1） 濕式除塵器的機理 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 35 在濕式除塵器中，氣流中的粉塵主要靠液 (水 )滴來捕集 1 水與含塵氣流的接觸方 式大致有水滴、水膜和氣泡三種方式，在實際應(yīng)用的濕式除塵器中，可能兼有二種或三種方式 . 依靠液滴捕集塵粒的機理有很多，主要有重力、慣性碰撞、 截留、 布朗擴散、靜電沉降、凝聚和沉降?，F(xiàn)主要討論 慣性碰撞、截留、布朗擴散和凝結(jié)三種機理的作用。 （ 1）慣性作用 對大于 ~1um 的粉塵，主要是通過塵粒與液滴的慣性碰撞而分離捕集的。如圖 所示，直徑為 D 的水滴與含塵空氣流 具有相對運動速度 U，當(dāng)氣流流經(jīng)水滴時，產(chǎn)生繞流而改變流線方向，塵粒因慣性作用脫離流線而碰撞并粘附于水 滴上。如空間范圍內(nèi)直徑為 Y 的粒子皆能與水滴碰撞，則水滴的碰撞效率可用下時表示。 ? ?2DY?? ，實際上，有一部分塵?？赡墚a(chǎn)生回彈， 極細小塵?？赡芾@過水滴。 反映慣性碰撞特性的關(guān)系參數(shù)（ ? ） 按式 41[3]計算 uDUdK ppm18 2?? ? (41) 式中 ， D——水滴直徑； U——水滴與塵粒的相對速度； mK —— 系數(shù) 。 慣性參數(shù)值越大，碰撞效率越高。對除塵器來說，結(jié)構(gòu)確定后，主要依靠提高塵粒與水滴的相對速度和減小液滴直徑以提高降塵效率，但并不是水滴直徑越小越好，直徑太小水滴容易隨風(fēng)流動，減小了相對速度，且蒸發(fā)較快，縮短水滴的存在時間。 在濕式除塵器中，慣性碰撞不僅發(fā)生在塵粒與水滴間。在濕式除塵器中，慣性碰撞不僅發(fā)生在塵粒與水滴之間，潤濕的器壁、水膜、水面等也與粉塵存在慣性碰撞的作用。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 36 流 線4124 圖 典型的除 塵機理 1— 布朗運動 2— 截留 3— 布朗擴散 4— 重力 （ 2）截留作用 當(dāng)塵粒沿氣體流線隨著氣流直接向液滴運動時 ， 由于氣流流線離液滴表面的距離在 pd 范圍以內(nèi) ， 則該塵粒與液滴接觸并被捕集 .。 對截留