礦井干噴作業(yè)區(qū)粉塵運移及防治的仿真實驗裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及礦井干噴的仿真實驗裝置及方法，尤其涉及一種礦井干噴作業(yè)區(qū)粉塵運移及防治的仿真實驗裝置與方法。
【背景技術】
[0002]目前，錨噴混凝土技術是巷道支護的主要方式之一，然而，錨噴混凝土技術尤其是干噴作業(yè)在實施過程中當混合料從噴槍噴射出時，在高壓風的作用下混凝土會產生離析現象，同時再加上受噴面反彈作用的影響，致使粉塵微粒分離擴散，在噴嘴與受噴面之間急劇產生大量的粉塵，導致工作面現場粉塵濃度仍然較高，而此過程是在整個噴射混凝土作業(yè)過程中的主要產塵源之一。加之干噴混凝土作業(yè)上料、攪拌等工序產生大量的高濃度粉塵，在不采用任何防塵措施的情況下，礦井巷道干噴作業(yè)區(qū)粉塵濃度可達1000mg/m3以上，而且呼吸性粉塵所占比例接近40%，給工人的身體健康造成了極大的威脅和危害。即使采取除塵措施，絕大多數工作面的情況依然相當惡劣，粉塵濃度已嚴重超過國家標準規(guī)定。
[0003]為了降低巷道干噴作業(yè)區(qū)的現場粉塵濃度，目前國內外已有多種降塵控塵措施和高效的除塵設備，但對于巷道干噴作業(yè)區(qū)的粉塵的防治技術還不夠完善，并沒有有效的粉塵防治措施，這很大一部分原因是對巷道干噴作業(yè)區(qū)現場風-塵運移規(guī)律的研究不夠深入。長期以來，不同情況下的風-塵-霧運移、耦合、沉降規(guī)律有所不同，有的甚至極為復雜，針對某一礦井巷道干噴作業(yè)區(qū)內風流狀態(tài)下的氣載粉塵運移情況則主要根據人們的實踐經驗憑主觀選擇。
[0004]對礦井巷道干噴作業(yè)區(qū)氣載粉塵運移規(guī)律及粉塵防治技術進行研究，不僅能大幅度降低礦井巷道干噴作業(yè)區(qū)空氣中的粉塵濃度，而且對井下其它產塵作業(yè)點的抑塵工作具有積極的借鑒作用。要研究不同風流狀態(tài)下和噴霧場下的氣載粉塵運移規(guī)律及粉塵防治技術，以此確定巷道內通風除塵、噴霧降塵系統的最佳參數，必須有一種能真實模擬巷道干噴作業(yè)區(qū)風流狀態(tài)、粉塵狀態(tài)、氣載粉塵運移狀態(tài)以及噴霧狀態(tài)的仿真模擬裝置來揭示不同情況下風-塵-霧的運移、耦合、降塵規(guī)律。通過研究，可以明確干噴作業(yè)區(qū)風-塵運移規(guī)律以及負壓二次降塵裝置和自動化附壁風筒在干噴作業(yè)區(qū)的控除塵效果，為優(yōu)化布置負壓二次降塵裝置和自動化附壁風筒提供科學依據。最終實現降低巷道干噴作業(yè)區(qū)粉塵濃度，改善作業(yè)環(huán)境，從而降低作業(yè)人員塵肺病的發(fā)病率，促進煤炭生產職業(yè)健康水平提高。因此，研究巷道干噴作業(yè)區(qū)粉塵運移規(guī)律及其防治方法具有非常重要的現實意義。

【發(fā)明內容】

[0005]鑒于上述現有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種礦井干噴作業(yè)區(qū)粉塵運移及防治的仿真實驗裝置與方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明方案包括:
[0007]—種用于礦井巷道干噴作業(yè)區(qū)粉塵運移及防治的仿真實驗裝置，其包括由鋼化玻璃制成的仿真模擬干噴巷道，其中，仿真模擬干噴巷道內布置有用于導入風的壓入式風筒以及用于抽出風的抽出式風筒，仿真模擬干噴巷道內設置有模擬礦用軌道，模擬礦用軌道上設置有仿真上料機器、仿真攪拌機與仿真噴射機，仿真上料機上設置有上料產塵機構，仿真攪拌機上設置有攪拌產塵機構，仿真噴射機上設置有噴射口，噴射口上設置有噴射口產塵機構，噴射口面向布置在仿真模擬干噴巷道內的噴射反彈產塵機構，仿真噴射機上設置有噴霧負壓二次降塵裝置。
[0008]所述的仿真實驗裝置，其中，上述仿真模擬干噴巷道內均勻布置有多根用于模擬巷道內上山、下山的金屬摩擦柱，金屬摩擦柱上端與仿真模擬干噴巷道內壁的夾角為90°至 135° 。
[0009]所述的仿真實驗裝置，其中，上述金屬摩擦柱包括第一豎直部，第一豎直部上設置有橫向延伸的延伸部，延伸部的上端設置有第一橢圓部，第一橢圓部上設置有第二豎直部，第二豎直部上設置有第二橢圓部，第二橢圓部上設置有支撐端。
[0010]所述的仿真實驗裝置，其中，上述仿真模擬干噴巷道在與壓入式風筒、抽出式風筒對應處均設置有單軌吊，仿真模擬干噴巷道上均勻布置有多個單軌吊橫向移動機構，使壓入式風筒、抽出式風筒能沿對應單軌吊移動。
[0011]所述的仿真實驗裝置，其中，上述壓入式風筒通過第一柔性風筒轉換器與一壓入式風機相連通，壓入式風機配置有第一無極變頻器；壓入式風筒上設置有自動化附壁風筒。
[0012]所述的仿真實驗裝置，其中，上述自動化附壁風筒與壓入式風筒相連通，自動化附壁風筒內均勻布置有多個阻隔板，阻隔板之間形成多個出風條隙，自動化附壁風筒的一端設置有通風蝶閥；自動化附壁風筒的兩端均設置有風筒內部風速傳感器、風筒內部風流壓力傳感器。
[0013]所述的仿真實驗裝置，其中，上述抽出式風筒通過第二柔性風筒轉換器與一抽出式濕式除塵風機相連通，抽出式濕式除塵風機配置有第二無極變頻器。
[0014]所述的仿真實驗裝置，其中，上述仿真噴射機通過噴霧管道與一高壓栗相連通，高壓栗與儲水箱相連通。
[0015]所述的仿真實驗裝置，其中，上述仿真模擬干噴巷道內均勻布置有多個巷道內風速傳感器、巷道內粉塵濃度傳感器。
[0016]—種使用所述仿真實驗裝置的方法，其包括以下步驟:
[0017]A、調節(jié)第一無極變頻器和/或第二無極變頻器實現不同風速大小，產生穩(wěn)定風流，同時調節(jié)自動化附壁風筒形成一定程度的多徑向旋流風，從壓入式風筒壓出的風流進入仿真模擬干噴巷道，風流碰到仿真模擬干噴巷道前端的迎頭后，風向向下風側運移，若只測量風流分布規(guī)律，則不開啟噴霧負壓二次降塵裝置、上料產塵機構、攪拌產塵機構、噴射口產塵機構與噴射反彈產塵機構，通過巷道內風速傳感器收集風流數據，得到仿真模擬干噴巷道內干噴作業(yè)區(qū)風流分布規(guī)律；
[0018]B、若要研究風-塵運移規(guī)律，則緊接上述步驟A，開啟上料產塵機構、攪拌產塵機構、噴射口產塵機構與噴射反彈產塵機構中的一個或幾個，模擬產生一定濃度的粉塵，通過巷道內風速傳感器和巷道內粉塵濃度傳感器收集相關數據，得到仿真模擬干噴巷道內干噴作業(yè)區(qū)單一塵源或者多塵源的風-塵運移規(guī)律；
[0019]C、若要研究風-塵-霧三相介質運移、耦合、沉降規(guī)律，則緊接著上述步驟B，開啟上料產塵機構、攪拌產塵機構、噴射口產塵機構與噴射反彈產塵機構中的某一個或某幾個，待采集完相關風速大小、粉塵濃度數據后，開啟噴霧負壓二次降塵裝置，噴霧負壓二次降塵裝置中產生負壓場和噴霧場，對氣載粉塵進行捕捉，風流、粉塵與霧滴在模擬巷道內發(fā)生三相介質運移、耦合、沉降，通過巷道內風速傳感器、巷道內粉塵濃度傳感器收集相關數據，得到單一塵源或者多塵源的風-塵-霧運移、耦合、沉降規(guī)律，得出不同粒徑范圍粉塵的沉降所需的最佳噴霧參數；
[0020]D、若要研究自動化附壁風筒不同出風量下的控除塵效果，則緊接著上述步驟C，定量改變通風蝶閥的轉動角度，從而實現對自動化附壁風筒出風量的控制，實現不同效果的封閉風幕，通過巷道內風速傳感器、巷道內粉塵濃度傳感器收集相關數據，得到單一塵源或者多塵源的風-塵-霧在風壁風筒封閉風幕效應下的控除塵效果和運移、耦合、沉降規(guī)律。
[0021]本發(fā)明提供的一種礦井干噴作業(yè)區(qū)粉塵運移及防治的仿真實驗裝置與方法，能夠模擬礦井巷道干噴作業(yè)區(qū)不同通風方式、各風筒不同位置、不通風流狀態(tài)下的風流分布，能夠模擬不同通風條件下、不同塵源位置下的單一塵源和多塵源氣載粉塵運移分布規(guī)律，能夠模擬不同條件下自動化附壁風筒所成封閉氣幕的控塵效果，能夠模擬不同通風條件下的風-塵-霧耦合、運移、沉降規(guī)律，能夠測試不同類型噴嘴的降塵效果，為研發(fā)高效噴嘴提供技術支持；也可測試噴霧水壓對噴霧降塵效果的影響，為不同噴嘴選擇合適噴水壓力提供技術支持；通過控制噴霧場下的風流狀態(tài)和風速大小，研究風流對噴霧效果的影響。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明中仿真實驗裝置的結構示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明中金屬摩擦柱與仿真模擬干噴巷道的結構示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明中金屬摩擦柱的結構示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明中自動化附壁風筒的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明提供了一種礦井干噴作業(yè)區(qū)粉塵運移及防治的仿真實驗裝置與方法，為使本發(fā)明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明提供了一