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岩巷综掘压气水射流预混自吸发泡降尘研究

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摘要

在我国当前的能源结构中，煤炭占据着很大一部分，而在岩巷综合掘进中，由于大型掘进设备的广泛使用，掘进中产生高浓度岩粉已成为危害生产人员健康的主要因素。本文以解决井下岩巷综合掘进过程中产生的粉尘为主要问题，引入压气水射流预混自吸泡沫降尘理念，采用实验室研究方式确定泡沫剂和岩巷综掘压气水射流预混自吸泡沫降尘装置。
　　 在理论研究方面，本文首先对表面活性剂起泡的原理进行了探讨，对泡沫生成机理、降尘机理进行了介绍，并以发泡高度和表面张力大小为优选主要依据，对配方中的各成分进行了优选。同时分析了粉尘产生后的运动机理，通过分析气固两相流理论机理得出要达到斯托克斯运动区时，各个不同粒径等级粉尘颗粒的运动速度上限，得出在自然状态下粉尘颗粒在分散体系中，主要的作用力包括阻力、重力、浮力，其他力可以忽略不计，结合对粉尘颗粒的扩散作用可以得出，在有回风的生产条件下，5μm的粉尘实际上几乎不能沉降，只能随风飘动。通过泡沫降尘理论研究及综掘产尘模型的分析，为实验室研究提供了依据。
　　 在实验室研究部分，通过实验仪器和自制装置，分别对泡沫剂配方以及泡沫装置的使用条件进行了最优化的选择。选取几种合适的发泡剂和湿润剂进行发泡高度和表面张力的动态测试，运用国际标准测定方法设计实验，确定泡沫剂两种主要成分浓度。根据发泡的要求条件，建立了实验系统装置，对一次压气水预混装置结构和自吸风装置结构的可行性进行了选择，利用此装置及确定的发泡剂配方对装置运行时的供水、供气量进行了优化，以发泡倍数和降尘效率为优化依据，经过对实验数据的综合分析，利用相关软件拟合得出了气量、水量与发泡倍数之间关系的公式，最后研究了自吸风泡沫喷洒装置对发泡效果的影响。
　　 将岩巷泡沫降尘装置应用在淮北矿业集团股份有限公司芦岭煤矿井下II8212瓦斯抽放巷掘进工作面进行降尘应用试验。应用井下现成条件，对装置进行布置，取得了良好的降尘效果。

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