淺談煤礦綜掘工作面粉塵防治現(xiàn)狀及進展

（遼寧工程技術(shù)大學(xué) 遼寧葫蘆島125105）

（遼寧工程技術(shù)大學(xué) 遼寧葫蘆島125105）

隨著環(huán)境保護備受人們的重視，在進行煤礦采掘工作的過程中，粉塵屬于人體健康重要的危害物之一，本文首先針對綜掘過程中粉塵的主要來源進行了分析，另外淺顯的對目前綜掘粉塵的主要治理技術(shù)進行了評價，最后對目前在研究基礎(chǔ)上存在的問題和改進措施進行了詳細(xì)介紹。由于學(xué)者水平有限，僅供相關(guān)技術(shù)人員參考學(xué)習(xí)。

綜掘工作面粉塵治理發(fā)展趨勢

1 礦井粉塵的危害和綜掘巷到粉塵的來源

1.1 粉塵的危害性

工人如果長期在礦井下工作，吸入了大量的粉塵后，會導(dǎo)致工人出現(xiàn)呼吸道的疾病，嚴(yán)重的會出現(xiàn)塵肺病，直接會影響到人體健康，甚至?xí)p少工人壽命。在礦井下，由于內(nèi)部有可燃性的氣體，如果出現(xiàn)了外部的火源，是可能會造成火災(zāi)，當(dāng)氣體在可燃性爆炸的范圍內(nèi)，則可能會造成人員的傷亡，也會在造成巨大的經(jīng)濟損失，此外粉塵也會擴散關(guān)鍵的零部件中，造成機械的磨損加劇，從而降低了機械的壽命，另外由于礦井內(nèi)粉塵的濃度增加，會影響到工作人員的工作實現(xiàn)，從而在工作的過程中增加安全隱患。

1.2 綜掘巷道粉塵的來源

綜掘巷道粉塵的來源主要包括兩個方面，首先是綜掘工作面和綜掘運輸設(shè)備以及巷道中的二次揚塵和支護過程中打眼都會有粉塵的產(chǎn)生。

那么針對綜掘工作面的粉塵來源主要分為兩個方面，首先是在掘進機進行煤巖截割時，由于長期對煤巖的積壓，因此會造成煤巖的脫落，在這個過程中會產(chǎn)生較大的礦塵，同時在掘進機裝載煤巖的過程中，由于煤巖需要翻動，會導(dǎo)致粉塵的浮起，從而增加煤礦中粉塵的濃度。

2 目前研究存在的問題

2.1 實驗研究中存在的問題

針對目前的研究進行試驗，針對綜掘工作的研究，首先需要確定研究對象，針對研究對象和試驗條件從而構(gòu)建相應(yīng)的裝置進行現(xiàn)場試驗。在試驗的過程中，同時采用檢測和手段獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而進行相應(yīng)的分析整理，形成某種數(shù)學(xué)方程式，用于指導(dǎo)工程設(shè)計或者類似的研究。試驗方法應(yīng)該直觀可靠，目前試驗依然是工程設(shè)計的主要依據(jù)。但是由于試驗成本過高，同時試驗也受到檢測技術(shù)和測量水平以及多種因素的制約，另外研究同時周期較長，同時試驗關(guān)系拓展性也較差，在實際應(yīng)用中也有限，所以試驗方法揭示綜掘?qū)ο蟮膬?nèi)在規(guī)律方面也表現(xiàn)較差。

2.2 數(shù)值模擬中存在的問題

隨著當(dāng)今計算機計算水平的大幅度提高，相應(yīng)的計算機運用也在一定程度上提高了數(shù)值模擬方法的發(fā)展，數(shù)學(xué)模型從一定程度上能夠反應(yīng)工程問題和物理問題等問題，從而需求較為高效和準(zhǔn)確的計算方法，計算方法在確定后采用編制程序的方法進行計算，對數(shù)學(xué)中的有關(guān)參數(shù)進行“數(shù)值實驗”，通過理論分析和計算，從而獲得內(nèi)在的規(guī)律，這樣能夠為工程研究提供較多的便利。另外，數(shù)值模擬在完成以后，需要使用數(shù)據(jù)和圖形制作出動態(tài)的效果，該方法能夠解決復(fù)雜的問題，另外能夠獲得試驗中難以獲得的信息，因此對試驗進行模擬分析，可以篩選出合理的試驗方案，從而減少試驗數(shù)量，優(yōu)化試驗程序，縮短試驗的周期，提高整個試驗的質(zhì)量，降低試驗的成本和費用。因此從這個角度而言，采用數(shù)值模擬，能夠有效彌補試驗手段中存在的不足。經(jīng)過多年的數(shù)值模擬的方法，目前該方法在綜掘工作中的粉塵防治上已經(jīng)取得了較好效果，并且可以預(yù)報在實際防治過程中的溫度、速度場等信息，可以再現(xiàn)流體流動的變化過程，這樣有利于掌握真實綜掘工作中的信息，從而為過程的設(shè)計和優(yōu)化提供一定的理論依據(jù)，同時模型所得到的結(jié)果還需要大量的試驗進行驗證。

因此為了更好的對粉塵的關(guān)鍵問題進行研究，目前在研究的過程中主要集中在顆粒的運動和分布，以數(shù)值模擬為主要的計算手段，同時開展有效的試驗研究，適當(dāng)?shù)牟捎美碚摲治龅姆椒?，并在此基礎(chǔ)上進行更深入的研究，有效的做到理論和實踐相結(jié)合的目的。

3 研究方法趨勢

綜掘工作的粉塵防治主要是從顆粒隨氣流的相對流動和擴散以及沉降等規(guī)律進行入手，這是近些年來在研究過程中的重點，隨著計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氣體和固體的兩相流數(shù)值模擬已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注，并且目前的研究也較為廣泛。例如，目前的氣相和固相的研究數(shù)值方法主要為Euler－Lagrange法和Euler－Euler法：

以上述兩種演繹庫方法為例，其研究的特點主要為：首先Euler－Lagrange能夠全面的考慮到顆粒在運輸過程的特性，采用統(tǒng)一的方法處理好顆粒及其流相，從而大規(guī)模的處理相應(yīng)的計算問題，但是顆粒的連續(xù)性假設(shè)在一定會程度上削弱了模擬在非均勻結(jié)構(gòu)上的真實性，計算無法體現(xiàn)出顆粒大小和密度方面的區(qū)別，模擬結(jié)果無法有效體現(xiàn)顆粒的復(fù)雜變化，而顆粒相隨時間的經(jīng)歷通常是研究兩相流的重點所在。而Euler－Euler在模型的假設(shè)中，能夠更直接的解釋顆粒的運動規(guī)律，在綜掘工作面粉塵分布規(guī)律研究方面，研究者也采用這兩種方法進行了研究。

東南大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)和北京化工大學(xué)等采用DEM數(shù)值對顆粒物的有關(guān)特性進行了研究，取得了一定的成果。隨著近些年來計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的計算機在科學(xué)研究中的運用日益突出，因此DEM數(shù)值模擬方法受到了計算機運算能力的瓶頸逐漸解除，這種方法將更多的運用到綜掘的科學(xué)研究中。因此在未來進一步的研究中，可以利用CFD-DEM方法，從而揭示綜掘工作氣固流動，特別是顆粒運動及其擴散性的研究，從而有效彌補試驗研究方面存在的不足。

4 結(jié)束語

綜上所述，綜掘工作面粉塵的防治是一項長期而艱巨的任務(wù)，在針對煤炭粉塵防治系統(tǒng)的研究過程中，需要對整個防治技術(shù)有一個系統(tǒng)的認(rèn)識，才能夠展開科學(xué)研究，同時對研究方法和研究手段也需要積極探索，以便于找尋快捷、高效的除塵方法，另外，需要對現(xiàn)有的除塵設(shè)備進行改進，切實的提高治理措施和治理力度，為煤炭采掘工作人員創(chuàng)造一個安全和健康的環(huán)境。

[1]關(guān)萬里.神東煤炭集團快速掘進工作面粉塵防治技術(shù)研究 [J].煤炭工程,2016 (S1).

[2]王玉申.王春東，李東平，郭樹林，徐海.巖巷綜掘工作面綜合防塵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].價值工程,2014(13):103-105.

[3]王國全,梁建華,馮光文,等.伴生放射性煤礦分類標(biāo)準(zhǔn)及其放射性污染綜合防治研究[J].中國科技成果,2015,16(13):41-41.

淺談煤礦綜掘工作面粉塵防治現(xiàn)狀及進展

■趙康

P[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-348-1