瓦斯抽采钻孔除尘技术与装置研究

论文摘要

瓦斯抽采是预防和治理瓦斯灾害的有效手段之一,它以施工煤层钻孔为前提。在钻孔施工过程中,有大量煤尘产生,煤尘不仅影响工作环境,危害工人健康,且煤尘浓度过高容易引起煤尘爆炸。钻进过程中,在孔口安装除尘装置是有效减小煤尘浓度的方法。除尘装置的结构特征和除尘效率直接反应了除尘效果,常用的除尘装置存在结构复杂、维修困难、用水量大、除尘效率低等缺点。本文提出新型除尘装置方案,在此基础上,介绍了重力沉降室和除尘桶的研制过程,并对重力沉降室和除尘桶进行了流体模拟,结合模拟结果优化重力沉降室结构和除尘桶空心塑料球高度。另外,进行了实验室实验,通过实验室实验数据分析,合理选择了除尘桶的影响参数。根据上述研究结果,加工新型除尘装置,进行了工业性试验,并与原矿方的除尘装置进行了比较。工业性试验结果表明,新型除尘装置性能优于原矿方的除尘装置,使用新型除尘装置后煤尘浓度接近未施工钻孔巷道的煤尘浓度,有效抑制了钻孔煤尘向煤巷扩散,验证了新型除尘装置的可行性和实用性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 矿尘的产生及分类
• 1.2.2 矿尘的危害
• 1.2.3 除尘器的原理
• 1.2.4 除尘器的选型
• 1.2.5 钻孔除尘技术与装置研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 创新及贡献
• 2 新型除尘装置总体设计方案及相关理论分析
• 2.1 新型除尘装置总体设计方案
• 2.2 煤尘颗粒气力输送理论分析
• 2.3 球形单元除尘理论分析
• 2.4 除尘桶除尘效率理论分析
• 2.4.1 空心塑料球层过滤效率
• 2.4.2 水滴除尘效率
• 2.5 空心塑料球层压损
• 2.6 小结
• 3 重力沉降室的研制
• 3.1 重力沉降室的初步设计方案
• 3.2 重力沉降室的改进设计
• 3.2.1 重力沉降室的改进结构
• 3.2.2 自动排渣漏斗的结构设计
• 3.2.3 扭转弹簧的理论计算
• 3.3 重力沉降室安装的配件
• 3.3.1 重力沉降室的安装
• 3.3.2 旋转密封环的研制
• 3.3.3 扩孔钻头
• 3.3.4 煤管
• 3.4 重力沉降室的尘渣分离理论分析
• 3.5 重力沉降室流体模拟分析
• 3.5.1 模型建立和参数选择
• 3.5.2 重力沉降室结构优化模拟分析
• 3.5.3 重力沉降室尘渣分离尺寸模拟分析
• 3.6 可伸缩弹簧软管的研制
• 3.6.1 可伸缩弹簧软管的结构设计
• 3.6.2 可伸缩弹簧软管的流体分析
• 3.7 小结
• 4 除尘桶的研制
• 4.1 除尘桶的结构设计
• 4.1.1 除尘桶初步设计方案
• 4.1.2 除尘桶改进设计
• 4.2 除尘桶模拟分析
• 4.2.1 模型建立和参数选择
• 4.2.2 除尘桶模拟分析
• 4.3 小结
• 5 新型除尘装置实验室实验
• 5.1 实验目的
• 5.2 实验原理
• 5.3 实验设备
• 5.4 实验过程
• 5.5 实验除尘装置性能计算
• 5.6 实验数据分析
• 5.6.1 重力沉降室自动排渣漏斗实验数据分析
• 5.6.2 重力沉降室尘渣分离尺寸与除尘效率的实验数据分析
• 5.6.3 除尘桶的除尘效率和压损的实验数据分析
• 5.7 小结
• 6 新型除尘装置工业性试验
• 6.1 试验目的
• 6.2 新型除尘装置的工业性试验的实施地点地质概况
• 6.3 新型除尘装置的安装
• 6.4 除尘装置结构对比
• 6.5 除尘装置的工业性试验结果
• 6.6 工业性试验结果分析
• 6.7 小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集