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煤礦生產(chǎn)采面減降塵技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文(參考版)

2024-09-01 08:47本頁面
  

【正文】 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 .。 在濕式除塵器中,慣性碰撞不僅發(fā)生在塵粒與水滴間。 慣性參數(shù)值越大,碰撞效率越高。 ? ?2DY?? ,實際上,有一部分塵??赡墚a(chǎn)生回彈, 極細(xì)小塵??赡芾@過水滴。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?,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。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。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。截齒割煤 泡 沫噴 射,這樣抑塵效果最好。一般安裝在滾筒采煤機的中部, 或靠近操作者的側(cè)面。 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。理論發(fā)泡量可由供液量和發(fā)泡倍數(shù)的計算求得。風(fēng)泡比是選擇通風(fēng)機的主要依據(jù)。 ( 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。 ( 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)。 ( 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。 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)。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。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。發(fā)泡噴頭的結(jié)構(gòu)如圖 所示。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。 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。除塵用發(fā)泡機多為水力引射式發(fā)泡機。 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。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。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。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。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。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。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。 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)。 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。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。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 。支架轉(zhuǎn)入移架時,噴霧繼續(xù)。閥座與支架相應(yīng)部位相連接。聯(lián)動閥門如圖 所示。 ① 自動噴霧裝置及工作原理。 ( 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。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。 噴嘴的噴射方向要對準(zhǔn)截割部位及揚塵點,如圖 [2]所示。外噴霧要求噴霧能覆蓋截割全部位。例如,薄煤層采煤機落煤量小,煤塵飛揚濃度也相對低,外噴霧可采用單水噴霧器;對于大功率雙滾筒采煤機可采用引射噴山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面降塵理論與技術(shù) 27 霧器,效果好,也可根據(jù)情況使用多組的組合噴霧器。引射噴霧器是用壓力水作 動力造成引射風(fēng)流 ,當(dāng)壓力水從噴嘴噴出后,由于水壓和引射氣流的綜合作用,提高了水霧化程度和霧里的噴射速度,因而提高了降塵效果。 噴霧器的選擇 噴霧器的種類有單水噴霧器、組合噴霧及引射噴霧器。為保證水質(zhì)清潔,配套使用水質(zhì)過濾器 ② 采煤機外噴霧 機組外噴霧 主要采用噴霧器或噴嘴向截割區(qū)噴霧??紤]到內(nèi)噴霧的降塵效果,水壓一般不能低于 2~,噴霧耗水量不少于 100~150L/min。但內(nèi)噴霧的供水水路要通過采煤機搖臂、滾筒軸及滾筒需要可靠的回轉(zhuǎn)密封,同時在供水過程中壓力損失較大。 ① 采煤機內(nèi)噴霧 內(nèi)噴霧水有采煤機內(nèi)的供水系統(tǒng)將壓力水送到旋轉(zhuǎn)的滾筒上,其送水方式基本上有兩種:一種是內(nèi)部送水,即從空心滾筒軸中送水,另一種是外部送水,即從當(dāng)煤板架處將煤送進滾筒。 ( 1) 機組噴霧 圖 采煤機徑向噴霧示意圖 1— 噴頭 2— 金屬空腔Ⅰ 3— 金屬空腔Ⅱ 4— 進水高壓膠管 5— 搖臂 6— 滾筒 7— 連接管 圖 采煤機機載高壓荷電噴霧系統(tǒng) 1— 多孔噴射頭 2— 滾筒 3— 搖臂 4— 下風(fēng)流分流臂 5— 單嘴噴空 6— 采煤機 7— 機載高壓泵 8— 液壓閥門 9— 高壓軟管 10— 上風(fēng)流分流臂 11— 風(fēng)流方向 機組噴霧系統(tǒng)分為內(nèi)噴霧和外噴霧方式,內(nèi)噴霧的噴嘴安在滾筒上,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) 26 外噴霧的噴嘴 安裝在截割部箱體 、搖臂及擋板上。幾種噴霧器的技術(shù)性能見表 41[1] 表 41 幾種風(fēng)水噴霧器的技術(shù)參數(shù) 名稱 風(fēng)壓 /kPa 水壓 /kPa 射程 /m 霧體最大直徑 /m YP1 型壓氣噴霧器 擴散型噴霧器 噴射型噴霧器 HTY2 型噴霧器 294~784 490 622 490 294~2940 147 294 294 16~19 10~12 噴霧降塵技術(shù) 1) 機采工作面噴霧降塵 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) 25 機采工作面 有兩大塵源:一是采煤機割煤供需,是主要塵源;二是回柱放頂工序。它具有 物流射程遠,霧塵面積大,霧粒細(xì)均勻性好、結(jié)構(gòu)簡單、使用輕便和降塵效果好等特點,很適合爆破降塵使用。 圖 水幕安設(shè)示意圖 1— 泄水口 2— 閥門 3— 水幕 4— 噴嘴 5— X 異徑三通 6— 水質(zhì)過濾器 7— 止水閥 8— 壓力水進口 ( 2)風(fēng)水噴霧 爆破后采用風(fēng)水噴霧器進行噴霧降塵 ,是爆破工序另一種十分簡單有效的防塵措施。 水幕距工作面距離一般為 20m,每掘進 10m,移動一次。安裝噴嘴時,要注意將 噴口對準(zhǔn)工作面,不可朝下,使其逆著粉塵流動方向噴霧,才會使含塵風(fēng)流凈化。采用噴嘴噴霧式水幕,應(yīng)選擇降塵效果比較好,能形成細(xì)霧粒且霧粒密集均勻的噴嘴。微孔噴霧式水幕,可用直徑為 19mm 的鋼管制成半環(huán)形的彎管,并在管上鉆兩排孔徑 ~ ,角度 30~ 45176。煤礦井下常用的是梯形水幕和半環(huán)形水幕。水幕是攔截并降低爆破時粉塵的另一種有效措施。 聲控機械自動化噴霧裝置主要有: TJ1 型放炮自動噴霧裝置等。 ② 聲控自動噴霧降塵裝置。試驗證明,采用高壓噴霧方式降塵 , 生產(chǎn)采面 的粉塵濃度由 ~ 20 3/mmg 。 ① 高壓噴霧。 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) 23 ( 1) 單水噴霧 所謂單水噴霧,就是采用單一的壓力水進行噴霧降塵。 2) 噴霧方式分類 采用噴霧的方法對降低 生產(chǎn)采面 的粉塵濃度時既簡單又有效的措施,國內(nèi)很多煤礦都采用這種措施 。對細(xì)微粉塵 , 特別是直徑小于 m? 的粉塵 , 由于布郎擴散作用 , 可能被水霧粒捕集 , 稱為擴散捕集。風(fēng)流中質(zhì)量較大、顆粒較粗的塵粒因慣性作用會脫離流線而保持向霧滴方向運動。噴霧噴出的液體霧粒與固態(tài)塵粒發(fā)生慣性碰撞 , 在惰性凝結(jié)過程中使塵粒濕潤 , 自重增加且沉降 , 稱為重力沉降。是每一個礦井必做的工作。即使采取了 預(yù)先防 塵措施(濕式 鉆眼 、煤層注水)也不能放松 生產(chǎn)采面 的防塵工作。 ( 2)注水量 山東科技大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面減塵理論與技術(shù) 21 短孔的注水量按下式 [2]計算 KlBMqQ? ( 37) 式中 , Q —— 每空注水量; L; K——漏水系數(shù),取 ?K ; l—— 鉆孔長度, m; B —— 鉆孔間距, m; M ——煤層開采厚度, m; tq —— 每立方米煤體的注水量,取 10?tq ~25 3/mL 。當(dāng)靜壓注水不能滿足要求時,可采用動壓注水。用膠管把封閉器、截止閥、水表、壓力表串聯(lián)起來,并將膠管與回風(fēng)巷或運輸巷的供水管路連接起來即可進行短壁注水,根據(jù)注水量和注水時間,可采取單孔和雙孔注水。 ( 3)鉆孔間距 鉆孔間距取決于短孔的潤濕半徑,孔間距一般在鉆孔長度的 1~ 倍。 ③ 按噸煤注水量計算 qLBMQ ?? ( 37) 短孔 注水技術(shù)工藝 1) 鉆孔參數(shù) ( 1)鉆孔直徑 鉆孔直徑根據(jù)封閉孔膠管直徑而定,一般為 42~55mm,有時鉆孔直徑等于炮眼直徑,以便共用 鉆眼 工具。一般中厚煤層取 q = ~ tm/3 ;厚煤層取 q= ~ tm3 。 ( 2) 注水量 ① 按水分的增加值 按下式 [2]計算 KWWB L MQ )( 21 ?? ? , 3m (35) 式中 , Q —— 一個鉆孔注水量, 3m ; B —— 孔間距, m; L —— 工作面長度, m; M —— 煤層厚 度, m; ?——每平方米煤的質(zhì)量, 3/cmg ; 1W—— 注水后要求達到的水分, %;一般取 5%; 2W ——注水前煤層原有的水分, %; K——考慮吸收水分,水的流失和注水不均勻系數(shù),一般取~。總注水量由高壓水表 測出,鉆孔的注水壓力由壓力表測出。動壓注水系統(tǒng)有單孔或多孔注水系統(tǒng),現(xiàn)在廣泛采用多孔注水系統(tǒng)。當(dāng)靜壓 滿足不了注水壓力的要求時,要設(shè)泵增壓。靜壓注水的布置方式如圖 所示。 2) 注水工藝 ( 1)注水系統(tǒng) ① 靜壓注水系統(tǒng)。); 山東科技大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 生產(chǎn)采面減塵理論與技術(shù) 18 ?—— 鉆桿最大下沉角,(176。鉆孔角度原則上與煤層傾角保持一致,使鉆孔始終保持在煤層中,以避免穿透頂?shù)装?,考慮到鉆桿的下沉,開口位置應(yīng)選在煤層上部,鉆孔傾角 ? 可按下式 [2]計算 : ??? ?? m ,(
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