煤矿难润湿性煤层采掘面煤尘扩散机理及防治技术基础研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1261205
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    240.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0410.冶金物理化学与冶金原理
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The project goes systematic study about the dust diffusion mechanism and prevention technology in mining face with difficult wetting coal seam by the theoretical analysis, numerical simulation, laboratory test and field trials. Firstly, the relationship between the parameters of the coal charge, the contact angle, the dust composition, the chemical element and the surface functional groups and the wettability of the dust, and the relationship between the parameters and the other coal parameters can be obtained by experiment, which can make sure the basic physical and chemical characteristics of difficult wetting coal seam. Then, the mathematical model of two-phase(gas and dust particle) flow is established to simulate the dust diffusion process based on the characteristics of dust-producing in mechanized face to obtain the diffusion law. Through complex experimental research and development of new efficient and environmentally friendly spraying wetting agent and concentrative automatically adding devices to improve the dust-laying rate in mining faces, based on the wetting properties of coal seam. By studying efficient dust suppression technology in mechanized driving face from three aspects of dust suppression by spraying , closing dust source and air flow controlling, the best dust suppression system is given. By combining the development of long-lasting dust sensor with intelligent dust suppression system, automatic dust control will be achieved in full mechanized coalface.
本项目拟采用理论分析、数值模拟、实验测试、现场试验为一体的方法对煤矿难润湿性煤层采掘面煤尘扩散机理及防治技术基础进行系统研究。首先通过实验得出煤的荷电性、接触角、煤尘成分、化学元素、表面官能团等参数与润湿性的关系以及与煤质参数间的关联等,确定难润湿性煤层的基本理化特征;根据综采(掘)面产尘机理和生产工艺特点,建立适用于综采(掘)面的气体-粉尘颗粒两相流动数学模型,对粉尘扩散运动过程进行数值模拟,得出综采(掘)面粉尘随风流的扩散规律,为粉尘防治提供理论依据;根据煤层润湿特性,通过复配实验研发新型高效环保喷雾降尘用湿润剂及其自动集中添加装置,以进一步提高综采(掘)面的降尘率;从雾化降尘、封闭尘源、风流控制等三个方面对综掘面煤尘的高效抑制技术基础进行研究,给出最优的综掘面降尘控尘系统;结合长效时粉尘传感器研发,对综采面煤尘智能化降尘系统进行研究,实现对综采面降尘的自动控制。

结项摘要

针对煤矿难润湿性煤层采掘面粉尘污染严重、风流-粉尘运移规律尚未明确、现有粉尘防治技术措施效果欠佳的现状,对难润湿性煤层采掘面煤尘扩散机理及防治技术开展了系统、深入的研究。在此期间,发表学术论文70篇(SCI 10篇,EI 29篇),授权发明专利28项,获得计算机软件著作权1项,出版专著2部,获得省部级科技奖励10项,其中,省部级一等奖3项、二等奖7项,研发高新技术产品1项。培养博士后1人,博士生3人,硕士生30人。项目研究成果在山东能源集团、兖矿集团、霍州煤电集团等煤炭企业得到应用推广,并成功组建成一支在国际上有影响的煤矿粉尘防治学术团队。主要创新成果如下:.(1)从煤尘化学组成和微观结构、润湿性影响因素、难润湿煤尘吸附性及表面电性四个方面研究,得出了煤尘理化性质参数与润湿性的关系以及与煤质参数间的关联,确定了难润湿性煤层的基本理化特征。.(2)根据采掘面产尘特点,充分考虑煤岩的物理性质、矿山压力、煤层厚度、割煤高度、采掘机械截割机构等综合因素对粉尘产生原因的影响,真正摸清了采掘面的产尘机理。.(3)根据采掘面的生产实际,构建了采掘面的风-尘两相流动数学模型,确定了采掘面高浓度粉尘的扩散运移规律,得出了风流对尘粒的耦合作用机理。.(4)通过表面活性剂单体优选实验,根据试剂复配原理,研发了高效、环保的新型喷雾降尘用湿润剂与湿润剂自动集中添加装置,湿润剂添加量可达 15~100L/h。.(5)从雾化降尘、封闭尘源、风流控制等三个方面,给出了综掘机外喷雾、迎头产尘封闭方式、压抽混合式通风的最优降尘系统,保证综掘面人员作业区域全尘和呼尘浓度分别不高于20mg/m3和15mg/m3。.(6)通过基于差动技术的长效时煤尘荷电量测量模型研究,建立起了微静电信号与煤尘浓度之间的关系模型,研发出了长效时粉尘浓度传感器,确保在测量精度的条件下,传感器寿命不低于两年。.(7)基于粉尘浓度连续监测及设限自动喷雾降尘技术,研制出了采煤机尘源智能跟踪降尘技术与采煤机高压外喷雾降尘技术的集成技术,并确定了最优喷雾参数。

项目成果

期刊论文数量(70)
专著数量(2)
科研奖励数量(11)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于核磁-能谱实验的中变质烟煤煤尘低润湿性分析
  • DOI:
    10.16085/j.issn.1000-6613.2016.11.008
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周刚;徐翠翠;邱晗
  • 通讯作者:
    邱晗
基于最大似然译码字的Petri网电网故障诊断方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈强;于永进;王程;刘建航
  • 通讯作者:
    刘建航
岩石机掘面多径向旋流风控除尘方法的研究与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘阳昊;陈连军;程卫民;马骁
  • 通讯作者:
    马骁
煤巷综掘面喷雾用化学降尘剂的试验研究与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    安全与环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    聂文;徐翠翠;王昊;文金浩
  • 通讯作者:
    文金浩
The research and application of efficient dust control system for whole-rock comprehensive mechanization driving face.
全岩综合机械化掘进工作面高效抑尘系统研究与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Advanced materials research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Naiguo Wang;Weiming Cheng;Youying Ma;Yaru Sun
  • 通讯作者:
    Yaru Sun
共 60 条
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 12
前往

其他文献

综放采空区瓦斯与遗煤自燃耦合灾害危险区域重建技术
  • DOI:
    10.13225/j.cnki.jccs.2015.0682
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程卫民;张孝强;王刚;杨鑫祥;辛林
  • 通讯作者:
    辛林
Dust removal efficiency of high pressure atomization in underground
井下高压雾化除尘效率
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Journal of Mining Science and Technology
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    王鹏飞;谭煊昊;程卫民;郭刚;刘荣华
  • 通讯作者:
    刘荣华
Research on eddy air-curtain dust controlled flow field in hard rock mechanized driving face
硬岩机械化掘进工作面涡流气幕降尘控制流场研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Journal of Networks
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程卫民;聂文;潘刚;张新花
  • 通讯作者:
    张新花
全岩机掘面压风空气幕封闭除尘系统的研究与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    聂文;程卫民;于岩斌;谢军;刘伟;曹森
  • 通讯作者:
    曹森
煤矿综放工作面高压雾化降尘对粉尘颗粒微观参数影响规律分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周刚;聂文;程卫民;王昊
  • 通讯作者:
    王昊
共 28 条
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
前往

正在为您生成内容...

程卫民的其他基金

低渗煤层水力渗流机制及强渗-增润技术基础研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    299 万元
  • 项目类别:
    重点项目
深部煤体高压注水致裂-润湿耦合机理及其细观展布研究
  • 批准号:
    51574158
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高压雾化尘雾场双流体耦合的除尘机理与应用基础研究
  • 批准号:
    51074100
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    42.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目