浅谈煤矿综掘工作面粉尘防治现状及进展

（辽宁工程技术大学 辽宁葫芦岛125105）

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随着环境保护备受人们的重视，在进行煤矿采掘工作的过程中，粉尘属于人体健康重要的危害物之一，本文首先针对综掘过程中粉尘的主要来源进行了分析，另外浅显的对目前综掘粉尘的主要治理技术进行了评价，最后对目前在研究基础上存在的问题和改进措施进行了详细介绍。由于学者水平有限，仅供相关技术人员参考学习。

综掘工作面粉尘治理发展趋势

1 矿井粉尘的危害和综掘巷到粉尘的来源

1.1 粉尘的危害性

工人如果长期在矿井下工作，吸入了大量的粉尘后，会导致工人出现呼吸道的疾病，严重的会出现尘肺病，直接会影响到人体健康，甚至会减少工人寿命。在矿井下，由于内部有可燃性的气体，如果出现了外部的火源，是可能会造成火灾，当气体在可燃性爆炸的范围内，则可能会造成人员的伤亡，也会在造成巨大的经济损失，此外粉尘也会扩散关键的零部件中，造成机械的磨损加剧，从而降低了机械的寿命，另外由于矿井内粉尘的浓度增加，会影响到工作人员的工作实现，从而在工作的过程中增加安全隐患。

1.2 综掘巷道粉尘的来源

综掘巷道粉尘的来源主要包括两个方面，首先是综掘工作面和综掘运输设备以及巷道中的二次扬尘和支护过程中打眼都会有粉尘的产生。

那么针对综掘工作面的粉尘来源主要分为两个方面，首先是在掘进机进行煤岩截割时，由于长期对煤岩的积压，因此会造成煤岩的脱落，在这个过程中会产生较大的矿尘，同时在掘进机装载煤岩的过程中，由于煤岩需要翻动，会导致粉尘的浮起，从而增加煤矿中粉尘的浓度。

2 目前研究存在的问题

2.1 实验研究中存在的问题

针对目前的研究进行试验，针对综掘工作的研究，首先需要确定研究对象，针对研究对象和试验条件从而构建相应的装置进行现场试验。在试验的过程中，同时采用检测和手段获取相应的数据，从而进行相应的分析整理，形成某种数学方程式，用于指导工程设计或者类似的研究。试验方法应该直观可靠，目前试验依然是工程设计的主要依据。但是由于试验成本过高，同时试验也受到检测技术和测量水平以及多种因素的制约，另外研究同时周期较长，同时试验关系拓展性也较差，在实际应用中也有限，所以试验方法揭示综掘对象的内在规律方面也表现较差。

2.2 数值模拟中存在的问题

随着当今计算机计算水平的大幅度提高，相应的计算机运用也在一定程度上提高了数值模拟方法的发展，数学模型从一定程度上能够反应工程问题和物理问题等问题，从而需求较为高效和准确的计算方法，计算方法在确定后采用编制程序的方法进行计算，对数学中的有关参数进行“数值实验”，通过理论分析和计算，从而获得内在的规律，这样能够为工程研究提供较多的便利。另外，数值模拟在完成以后，需要使用数据和图形制作出动态的效果，该方法能够解决复杂的问题，另外能够获得试验中难以获得的信息，因此对试验进行模拟分析，可以筛选出合理的试验方案，从而减少试验数量，优化试验程序，缩短试验的周期，提高整个试验的质量，降低试验的成本和费用。因此从这个角度而言，采用数值模拟，能够有效弥补试验手段中存在的不足。经过多年的数值模拟的方法，目前该方法在综掘工作中的粉尘防治上已经取得了较好效果，并且可以预报在实际防治过程中的温度、速度场等信息，可以再现流体流动的变化过程，这样有利于掌握真实综掘工作中的信息，从而为过程的设计和优化提供一定的理论依据，同时模型所得到的结果还需要大量的试验进行验证。

因此为了更好的对粉尘的关键问题进行研究，目前在研究的过程中主要集中在颗粒的运动和分布，以数值模拟为主要的计算手段，同时开展有效的试验研究，适当的采用理论分析的方法，并在此基础上进行更深入的研究，有效的做到理论和实践相结合的目的。

3 研究方法趋势

综掘工作的粉尘防治主要是从颗粒随气流的相对流动和扩散以及沉降等规律进行入手，这是近些年来在研究过程中的重点，随着计算机科学技术的发展，气体和固体的两相流数值模拟已经越来越受到人们的关注，并且目前的研究也较为广泛。例如，目前的气相和固相的研究数值方法主要为Euler－Lagrange法和Euler－Euler法：

以上述两种演绎库方法为例，其研究的特点主要为：首先Euler－Lagrange能够全面的考虑到颗粒在运输过程的特性，采用统一的方法处理好颗粒及其流相，从而大规模的处理相应的计算问题，但是颗粒的连续性假设在一定会程度上削弱了模拟在非均匀结构上的真实性，计算无法体现出颗粒大小和密度方面的区别，模拟结果无法有效体现颗粒的复杂变化，而颗粒相随时间的经历通常是研究两相流的重点所在。而Euler－Euler在模型的假设中，能够更直接的解释颗粒的运动规律，在综掘工作面粉尘分布规律研究方面，研究者也采用这两种方法进行了研究。

东南大学、浙江大学、上海交通大学和北京化工大学等采用DEM数值对颗粒物的有关特性进行了研究，取得了一定的成果。随着近些年来计算机科学技术的发展，相应的计算机在科学研究中的运用日益突出，因此DEM数值模拟方法受到了计算机运算能力的瓶颈逐渐解除，这种方法将更多的运用到综掘的科学研究中。因此在未来进一步的研究中，可以利用CFD-DEM方法，从而揭示综掘工作气固流动，特别是颗粒运动及其扩散性的研究，从而有效弥补试验研究方面存在的不足。

4 结束语

综上所述，综掘工作面粉尘的防治是一项长期而艰巨的任务，在针对煤炭粉尘防治系统的研究过程中，需要对整个防治技术有一个系统的认识，才能够展开科学研究，同时对研究方法和研究手段也需要积极探索，以便于找寻快捷、高效的除尘方法，另外，需要对现有的除尘设备进行改进，切实的提高治理措施和治理力度，为煤炭采掘工作人员创造一个安全和健康的环境。

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浅谈煤矿综掘工作面粉尘防治现状及进展

■赵康

P[文献码]B

1000-405X（2016）-10-348-1