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Aug 22, 2023

Investigación sobre la ley de dispersión de polvo de frentes de minería completamente mecanizados bajo diferentes inclinaciones y método de seguimiento cerrado de control de polvo

Informes científicos volumen 12,

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 16633 (2022) Citar este artículo

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Detalles de métricas

Basado en la teoría del flujo de dos fases gas-sólido, la simulación numérica de la ley de dispersión de polvo del trabajo de minería completamente mecanizado bajo diferentes ángulos de inclinación y el análisis comparativo de los datos medidos en el campo muestran que con el aumento de la inclinación del frente de trabajo, la inclinación del flujo de aire en la zona no minada aumenta de 25° a 50° y la velocidad máxima del viento aumenta de 2,16 a 2,25 m/s después de mezclar el viento turbulento cortante y la ventilación del sistema. Mientras tanto, el rango de cúmulos de polvo de alta concentración, el tiempo de suspensión, la intensidad de la migración lateral y la zona de deposición aumentan en diversos grados; los cúmulos de polvo aumentan de 62,02 a 202,46 m3. Cuando X < 53,96 m, la concentración de polvo en la zona de respiración de la acera presenta una función seno con la longitud del frente de trabajo, y cuando X ≥ 53,96 m, satisface la función de decaimiento exponencial. En base a esto, se propone la tecnología de seguimiento cerrado de control de polvo. Combinando el ángulo de compensación del flujo de aire y la posición de acumulación de la masa de polvo, el ángulo de la cortina de viento y la velocidad del aire se controlan automáticamente para asegurar que el polvo se restringe a un lado del canal del cable.

Con niveles crecientes de mecanización, la producción de carbón ha aumentado anualmente y el polvo respirable se ha acumulado en las caras de la minería del carbón. Altas concentraciones de polvo pueden causar neumoconiosis, reducir la precisión del trabajo de los instrumentos y causar explosiones de carbón y gas, amenazando la salud física y mental de los trabajadores1,2,3,4. Según estadísticas incompletas, a fines de 2021, China tenía 11 809 casos de neumoconiosis, y entre 2010 y 2021, la neumoconiosis ocupacional total alcanza el 80 % al año, más del 50 % por polvo de carbón inducido5,6 (Fig. . 1). Además, debido al aumento en la concentración de polvo de carbón, la presión de explosión del polvo y el índice de explosión primero aumentaron y luego disminuyeron. Según las estadísticas existentes, el 87,32 % de las 532 minas de carbón clave de China corren el riesgo de sufrir explosiones de polvo de carbón7,8,9. La mayor concentración de contaminación por polvo de carbón se encuentra en los entornos de trabajo subterráneos. La producción de polvo es aproximadamente del 45 % al 80 % de la producción total de polvo de la mina10,11,12. Sin embargo, aunque la mayoría de las minas han adoptado varias medidas de eliminación de polvo del aire, la concentración de polvo en el frente de trabajo supera con creces las normas pertinentes de las "Normas de seguridad de las minas de carbón". En la exploración a largo plazo, el control del polvo de harina en el trabajo minero integral es difícil y la concentración de polvo es alta. Muchos sistemas de eliminación de polvo en el sitio y arreglos de equipos no pueden lograr el efecto deseado o no se pueden usar en puntos clave. Por lo tanto, estudiar la ley de dispersión del polvo de harina en la minería del carbón tiene una importancia práctica sustancial para resolver la concentración excesiva de polvo, implementar soluciones técnicas a prueba de polvo y garantizar una producción segura en las minas de carbón.

Estadísticas de casos de enfermedades profesionales.

La simulación numérica es rápida y efectiva, tiene la visualización obvia y tiene la ventaja de un análisis detallado en cada zona. Muchos estudiosos han utilizado simulaciones numéricas para estudiar la ley de disipación del polvo. Pathankar et al. utilizó el método de Lagrangian para describir el movimiento de las partículas de polvo y analizó el comportamiento de migración de las partículas de polvo bajo diferentes números de Stokes impulsados ​​por el flujo de aire13. Hossein y Gholamreza utilizaron la dinámica de fluidos computacional para determinar la posición de asentamiento de las zonas de acumulación de polvo y tamaños de partículas de diferentes tamaños en el frente de trabajo, mejorando el sistema de ventilación de la mina y las condiciones sanitarias del frente de trabajo14. Zhang et al., basándose en la dinámica de fluidos computacional y el método de volumen finito, analizaron las características de difusión y contaminación del polvo respirable en diferentes zonas y diferentes fuentes de polvo en la cara de trabajo de la pared larga en las escalas macro y micro15. Basado en el modelo de acoplamiento de dos fases gas-sólido, Yao et al. estudió el movimiento combinado del desplazamiento vertical del polvo de carbón, el desplazamiento horizontal del rumbo y el desplazamiento horizontal inclinado en una cara de hundimiento completamente mecanizada, de buzamiento grande y muy inclinada; los resultados mostraron que cuando la cara de espeleología totalmente mecanizada tenía un gran ángulo de inclinación, el flujo de viento era turbulento, la velocidad del aire era alta y el tiempo de movimiento en la superficie de trabajo era largo16,17. Con base en la dinámica de fluidos computacional, Hu, Liao et al., y Cai, Nie et al. estudiaron las leyes de migración del polvo bajo diferentes velocidades y volúmenes de aire y encontraron que cuando la concentración de polvo es relativamente baja, el aumento en el flujo de aire conduce al arrastre de polvo18,19. Zhang et al. encontraron que la distribución de la velocidad del flujo de aire, la trayectoria de migración del polvo y la influencia del flujo de aire en la difusión del polvo cuando se corta carbón a favor del viento difiere de cuando se corta carbón a favor del viento. Por lo tanto, se optimizó el método de reducción de polvo y se mejoró la eficiencia de reducción de polvo20. Lu Yuezea y Akhtar Saad utilizaron la dinámica de fluidos computacional para evaluar varias situaciones posibles de configuraciones de minas subterráneas y descubrieron que la presencia de máquinas de minería de carbón continuas afectaba negativamente el flujo de aire y aumentaba las concentraciones de metano y polvo. Este impacto negativo se puede lograr minimizando o neutralizando el funcionamiento del ventilador del lavador en el modo de succión21. Lu et al. utilizó el modelo de tensión de Reynolds y el modelo de fase discreta para estudiar las características de deposición de partículas de hollín en un canal inclinado de intercambio de calor con aletas superficiales. Los resultados mostraron que el diámetro de las partículas y la tasa de flujo de gases de combustión afectaron el canal acanalado. La eficiencia de la deposición tiene un impacto significativo. El ángulo de buzamiento tiene poco efecto en la eficiencia de depósito de partículas pequeñas, pero tiene un impacto significativo en la eficiencia de depósito de partículas grandes22.

Sin embargo, la mayoría de los académicos no han considerado la influencia del ángulo de la cara en el flujo de aire y las características de dispersión del polvo de carbón, lo que ha dado lugar a errores en los resultados de sus investigaciones y, por lo tanto, no pudieron proporcionar una base teórica para la prevención y el control del polvo en múltiples minas de carbón en un gran número de minas. escala para mejorar la minería integral. Para llenar este vacío en la literatura, este estudio realizó una investigación básica sobre las características del flujo de aire y la contaminación por polvo de carbón bajo diferentes ángulos de inclinación de la cara de trabajo. En este estudio, se utilizó como prototipo el frente de trabajo 3604 de Feicheng Mining Group Shanxian Energy Co., Ltd.; la inclinación de la cara de trabajo fue la única variable; y una de las caras de trabajo casi horizontal, ligeramente inclinada, inclinada y muy inclinada se usó para establecer un modelo de flujo de dos fases gas-sólido. Se utilizó el software de simulación numérica FLUENT (versión 2020R1) para realizar una investigación detallada sobre el movimiento a favor del viento y las características de contaminación del polvo de carbón en diferentes ángulos de inclinación de un frente de minería completamente mecanizado. propuso proporcionar una base teórica para la gestión integral del polvo de la cara de trabajo de la minería del carbón.

El modelo matemático en este estudio consiste en la ecuación de Navier-Stokes (NS; el método Euleriano) en coordenadas polares23. Para el flujo turbulento, se utilizó el modelo estándar de dos ecuaciones k–ε. Se utilizó el método de Lagrange y el modelo de fase discreta para resolver la ley de dispersión del polvo de harina de trabajo.

El modelo de ecuación k–ε basado en el NS promediado en el tiempo de Reynolds se ha utilizado ampliamente para estudiar la dispersión de partículas complejas. Suponga que u, v y w son los componentes de la velocidad en las direcciones x, y y z, respectivamente. Por lo tanto, la velocidad se expresa como la suma de la velocidad pulsante instantánea y la velocidad promediada en el tiempo24,25,26

Generalmente, el estado del flujo de aire de la superficie de trabajo se considera como un fluido incompresible, y la ecuación de continuidad es27,28

donde ρ es la densidad del gas (kg/m3), y t es el tiempo. Cuando el flujo de aire está en un estado estable, la densidad no cambia con el tiempo y se puede escribir como

La ecuación NS promediada en el tiempo de Reynolds se utiliza para derivar y calcular la ecuación k-ε renormalizada mediante el método matemático de renormalización.

La ecuación \(k\) es 29,30

En la fórmula, k es la energía cinética turbulenta, m2/s2; \(\alpha_{k}\) es el recíproco del número de Prandtl efectivo de la energía cinética turbulenta, es decir, \(\alpha_{k} = \frac{1}{{\sigma_{k} }} = 1.0 \); \(\mu_{eff}\) es el coeficiente de viscosidad; \(G_{k}\) es la energía cinética turbulenta causada por el gradiente de velocidad promedio; y \(G_{b}\) es la energía cinética turbulenta causada por la influencia de la flotabilidad.

La ecuación de ε es31,32

En la fórmula, ε es la tasa de disipación de energía turbulenta, m2/s3; \(C_{1\varepsilon }\), \(C_{2\varepsilon }\) y \(C_{3\varepsilon }\) son constantes empíricas; generalmente, el valor predeterminado es \(C_{1\varepsilon } = 1,43\), \(C_{2\varepsilon } = 1,91\) y \(C_{3\varepsilon } = 0,09\); \(\mu_{t} {\text{y}} \mu\) son los coeficientes de viscosidad del flujo turbulento y laminar; y \(\alpha_{\varepsilon }\) es el recíproco del número de Prandtl efectivo de la tasa de disipación \(\alpha_{\varepsilon } = \frac{1}{{\sigma_{\varepsilon } }} = 0,768\ ).

Se utilizó el método de Euler-Lagrange para calcular la idea, la fase principal se describe mediante el método de Euler, el término de partículas se describe mediante el método de Lagrangian y se utilizó la simulación del modelo de fase discreta de flujo bifásico gas-sólido de partículas de polvo. . En esencia, el cálculo de la trayectoria del polvo de trabajo implica la integración de la ecuación diferencial de la fuerza que actúa sobre el polvo33,34,35. Por lo tanto, las ecuaciones diferenciales de estas fuerzas en el sistema de coordenadas cartesianas se pueden expresar de la siguiente manera (aquí, la dirección del eje x se considera un ejemplo)

En la fórmula, \(u_{p }\) es la velocidad de la partícula, m/s; t es el tiempo, s; \(u\) es la velocidad relativa del fluido, m/s; \(g_{x }\) es la aceleración gravitacional en la dirección x, m/s2; \(F_{D}\) es la resistencia de la partícula, N; \(\mu\) es la viscosidad hidrodinámica, Pa*s; \(\rho\) es la densidad del fluido, kg/m3; \(\rho_{p}\) es la densidad de partículas, kg/m3; y \(\sum {\vec{\text{F}}}_{x}\) son otras fuerzas en la dirección \(x\) (p. ej., "fuerza de masa aparente", térmica, la fuerza resultante de la fuerza de natación , y fuerza de Brown).

donde \({\text{d}}_{{\text{p}}}\) es el diámetro de la partícula (m); \({\text{Re }}\) es el número relativo de Reynolds de la partícula; \({\text{C}}_{{\text{D}}}\) es el coeficiente de arrastre; y \({\text{a}}_{1}\), \({\text{a}}_{2}\), y \({\text{a}}_{3}\) son constantes dentro de un cierto rango de números de Reynolds.

Para aumentar la precisión de las descripciones del movimiento de las partículas de polvo respirables, este estudio introdujo un modelo de colisión de elementos discretos para aumentar su idoneidad para la práctica de campo36. Usando la segunda ley de Newton, la ecuación diferencial ordinaria que controla el movimiento de las partículas se expresa de la siguiente manera:

Para un par de colisión dado, la magnitud de la constante de resorte de la fuerza de contacto normal debe cumplir al menos las siguientes condiciones: para la inclusión más grande y la velocidad relativa más alta en el par de colisión, la constante de resorte debe ser lo suficientemente alta para hacer que el retroceso de los dos paquetes chocan con el diámetro del paquete, y la superposición máxima no debe ser demasiado grande. La constante del resorte se puede escribir como

donde \({\text{v}}_{{\text{c}}}\) es la velocidad relativa entre dos partículas que chocan, \(\varepsilon_{D}\) es el diámetro que se permite traslapar, D es la diámetro del paquete, y \(\rho\) es la densidad de masa de partículas.

Tome el frente de trabajo 3604 de Feicheng Mining Group Shanxian Energy Co., Ltd. que tiene una longitud total de 118,5 m, un ancho neto de 6,5 m y una altura máxima de extracción de 3,6 m. como ejemplo, adopta un proceso de minería de altura completa y presión negativa total. El equipo de minería frontal de trabajo con ventilación independiente en forma de U consta de soporte hidráulico blindado de dos pilares tipo ZY8000/20/43, 79 marcos y la distancia entre centros del soporte es de 1,5 m; una cizalla de tracción eléctrica de doble tambor tipo MG500/1130-WD con un diámetro de tambor de 2000 mm y una profundidad de corte de 600 mm; un transportador raspador de doble cadena tipo SGZ800/800; una trituradora de ruedas PLM2000; y una cinta transportadora DY1000. Se utilizó el software SolidWorks para construir un modelo matemático 3D a escala real de escala proporcional (Fig. 2): superficie de trabajo, 118,5 m × 6,5 m × 3,6 m (largo × ancho × alto); carriles de aire de entrada y retorno, 49,5 m × 4,6 m × 3,6 m (largo × ancho × alto); altura de la base del soporte hidráulico, 0,6 m; la distancia del centro de apoyo es de 1,5 m; un total de 79 fotogramas; cuerpo principal de la cizalla, 8,1 m × 1,2 m × 1,4 m (largo × ancho × alto); altura de minado, 3,6 m; diámetro del tambor, 2000 mm; profundidad de corte, 600 mm; y el bastidor móvil queda rezagado detrás de los 6 soportes hidráulicos del tambor trasero de la cizalla.

Modelo tridimensional del frente de minado completamente mecanizado.

El modelo geométrico fue mallado mediante la combinación de funciones de tamaño de proximidad y curvatura. Primero, se usó la función de tamaño de la curvatura para mallar el modelo como un todo; a continuación, se utilizó la función de tamaño aproximado para dividir aún más la malla con el fin de aumentar la densidad de las funciones de tamaño vecinas. Finalmente se obtuvieron 3.056.258 mallas. Sin embargo, la convergencia de la malla debe probarse para determinar su independencia antes del cálculo de la simulación numérica. Este estudio se basó en el índice de convergencia de la red (GCI) para probar la independencia de la calidad de la malla. El proceso principal es el siguiente:

Defina un tamaño de malla representativo \(l\) para el cálculo:

donde \(\Delta {\text{v}}_{{\text{i}}}\) es el volumen de la unidad i, y N es el número total de unidades utilizadas en el cálculo.

Explore el valor de las variables clave en el proceso de simulación bajo diferentes esquemas de malla (este artículo usa la concentración de polvo c como la variable clave).

Calcule el error relativo entre las variables clave entre la solución gruesa y la solución fina:

donde ε es el error relativo, \({\text{c}}_{{{\text{i}},{\text{coarse}}}}\) es la solución de convergencia de malla gruesa y \({\ text{c}}_{{{\text{i}},{\text{fine}}}}\) son las soluciones de convergencia de malla fina.

Calcule la raíz cuadrada media de la métrica del error relativo de la región crítica y los puntos múltiples 'n(n = 1500)' en la región crítica:

Debido a que el factor de reducción de malla es inferior a 2, el error relativo debe ajustarse en consecuencia. Además, para lograr la condición de que el valor de \(\varepsilon_{rms}\) se extrapole a la condición de que la malla real se reduzca a la mitad, se debe usar el GCI para la cuadrícula de finura de la siguiente manera:

En la ecuación. (17), F es el factor de seguridad (este estudio usa cuatro conjuntos de esquemas de malla para calcular el GCI; por lo tanto, el factor de seguridad es 1.25), \({\text{r}}\) es el factor de refinamiento de la malla, y \(p\) es la precisión de convergencia, que es 1,97.

La malla se usó para mallar el modelo 3D construido y dividir los esquemas de malla (A–D, 800 000–3 000 000 unidades). Simultáneamente, cuando se refina la malla, se mantiene un valor de reducción constante en las tres direcciones de coordenadas. El esquema de mallado se muestra en la Tabla 1 (a). De acuerdo con el programa de cálculo, el valor de GCI se calculó utilizando el valor de concentración de polvo de 1500 puntos en la zona de minería del carbón, como se muestra en la Tabla 1 (b). Los resultados muestran que al refinar continuamente la malla, los valores de \(\varepsilon_{rms}\) y GCI basados ​​en la concentración de polvo \(c\) disminuyen gradualmente. Una creencia general es que cuanto más denso es el número de mallas, más cerca está la solución numérica de la solución exacta y menor el error de truncamiento y el GCI; cuando los GCI de dos mallas continuas son inferiores al 0,5 %, se considera que la malla es convergente. Los valores de GCI en las condiciones C y D fueron 0,49 % y 0,37 %, respectivamente, y más bajos que los estándares nominales. El valor de GCI del esquema D se reduce aún más en función del esquema C, lo que indica que la malla dividida logra la independencia de la malla.

La malla dividida se importó a FLUENT y se establecieron los parámetros. Las condiciones de contorno y los parámetros de la fuente de polvo establecidos en la simulación numérica se establecieron de acuerdo con las condiciones operativas reales en el sitio. La velocidad del flujo de aire en la entrada de aire se obtuvo calculando el valor promedio después de múltiples mediciones en el sitio con un anemómetro. Los parámetros de la fuente de polvo se recolectaron en el sitio con un muestreador de polvo y una membrana de filtro que contiene polvo. El método de pesaje de la membrana del filtro se usó para medir la concentración de polvo y el método de partículas se usó para medir el tamaño de las partículas de polvo. En la simulación, el aire que fluye en el fondo del pozo se consideró como un fluido incompresible y el campo de temperatura permaneció sin cambios. El callejón de aire de entrada se estableció como la entrada de velocidad. El callejón de aire de retorno se estableció como salida de presión para garantizar que no se produjera ningún fenómeno de reflujo durante la simulación. Describa las cuatro inclinaciones de la superficie de trabajo cambiando la magnitud de la aceleración gravitacional Consulte la Tabla 2 para obtener información detallada sobre la configuración de los parámetros.

Para verificar la factibilidad y precisión de los resultados de la simulación, se realizaron mediciones de datos en un frente de minería totalmente mecanizado con una inclinación del frente de 40°. El TSI-9545 se utilizó para medir la velocidad del flujo de aire y AKFC. Se usó un muestreador de polvo -92A para medir la concentración de polvo. Debido a la situación real de trabajo en el sitio para reducir la ocurrencia de accidentes, el rango de medición se concentró en la acera. La altura del cinturón de respiración se utilizó como ejemplo para la comparación de datos. Se establecieron un total de 20 puntos de observación de la velocidad del aire y la concentración de polvo, y las coordenadas fueron (4.6, 1.7, 2.7), (10.6, 1.7, 2.7), (16.6, 1.7, 2.7), (22.6, 1.7, 2.7), (28.6,1.7,2.7), (34.6,1.7,2.7), (40.6,1.7,2.7), (46.6,1.7,2.7), (52.6,1.7,2.7), (58.6,1.7,2.7), (64.6 ,1.7,2.7), (70.6,1.7,2.7), (76.6,1.7,2.7), (82.6,1.7,2.7), (88.6,1.7,2.7), (94.6,1.7,2.7), (100.6,1.7 ,2.7), (106.6,1.7,2.7), (112.6,1.7,2.7) y (118.6,1.7,2.7), con un intervalo de 6 m. Cada punto de medición se midió varias veces y el valor promedio se comparó con los resultados de la simulación para su verificación. Los resultados de la Fig. 3 muestran que el error relativo entre los resultados de la simulación numérica de la concentración de polvo y la velocidad del aire y los datos medidos en el campo es inferior al 10 %. Este hallazgo indica que los resultados de la simulación numérica pueden reflejar de manera objetiva y precisa la situación real del campo, lo que prueba el modelo establecido en este estudio. El modelo puede predecir con precisión las condiciones in situ y analizar las leyes de movimiento relacionadas, que tienen un papel de guía teórico para mejorar la gestión integral del polvo de trabajo.

Comparación de la simulación numérica y los datos de medición de campo del frente de extracción totalmente mecanizado [a) Verificación de la velocidad del aire; b) verificación de la concentración de polvo).

Las características del flujo de aire del frente de la mina de carbón en condiciones de ventilación en forma de "U" se muestran en la Fig. 4. El color representa la velocidad del aire, la línea representa la trayectoria del flujo de la corriente de aire, la flecha representa la dirección del vector de la velocidad , y la leyenda es la escala de medida de la velocidad del aire.

Con una inclinación de la cara de trabajo de 0°, la trayectoria del flujo de viento se compensa en X = 22,5 m, Z = 1,5–2,5 m, y en la acera X = 34,3–64,2 m, Z = 1,1–1,9 m; forma un ancho de aproximadamente 0,67 m, la velocidad del aire es de aproximadamente 1,81–2,16 m/s debido a la perturbación del viento turbulento cortado por el tambor de cizalla; el flujo de viento fluye hacia la zona no explotada en un ángulo de 25°–30° y se encuentra en el pilar de soporte hidráulico X = 50,2 m. Fluye hacia la acera, lo que hace que el ancho local del cinturón de corriente de viento de alta velocidad alcance los 1,2 m.

Con una inclinación de la cara de trabajo de 20°, la trayectoria del flujo de aire se compensa en X = 23,1 m, Z = 1,6–2,6 m, y en la acera X = 32,2–61,3 m, Z = 1,1–1,8 m; el ancho es de aproximadamente 0,62 m; la velocidad del aire es de aproximadamente 1,82 a 2,23 m/s debido a la perturbación del viento turbulento que corta el tambor de cizalla; el flujo de viento fluye hacia la zona no explotada en un ángulo de 27°–34° y fluye nuevamente hacia la acera en el pilar de soporte hidráulico X = 49,6 m, lo que hace que el ancho local del cinturón de corriente de viento de alta velocidad alcance 1,05 m .

Con una inclinación de la cara de trabajo de 40°, la trayectoria del flujo de viento se compensa en X = 24,4 m, Z = 1,9–2,9 m, y en la acera X = 31,4–59,9 m, Z = 1,1–1,7 m; el ancho es de aproximadamente 0,55 m; la velocidad del aire es de aproximadamente 1,82 a 2,24 m/s debido a la perturbación del viento turbulento cortado por el tambor de cizalla; el flujo de viento fluye hacia la zona no explotada en un ángulo de 35°–45° y fluye nuevamente hacia la acera en el pilar de soporte hidráulico X = 48,3 m, lo que hace que el ancho local del cinturón de corriente de viento de alta velocidad llegue a 0,64 m .

Con una inclinación de la cara de trabajo de 60°, la trayectoria del flujo de aire se compensa en X = 27,7 m, Z = 2,05–3 m, y en la acera X = 29,8–58,1 m, Z = 1,1–1,65 m, y el ancho de la formación es de aproximadamente 0,45. metro. La velocidad del aire es de aproximadamente 1,83 a 2,25 m/s. Debido a la perturbación del tambor cizallador cortando el viento turbulento, el flujo de viento fluye hacia la zona no explotada en un ángulo de 45°–50° y fluye nuevamente hacia la acera en el pilar de soporte hidráulico X = 43,2 m, lo que da como resultado el ancho local del cinturón de corriente de viento de alta velocidad alcanzando 0,57.

Representaciones de flujo de viento en diferentes ángulos de inclinación (α = 0°, 20°, 40°, 60°).

En resumen, el flujo de aire en el carril de entrada de aire se divide en flujos de aire de aceras y conductos de cables después de ingresar a la cara de trabajo. Los puntos de inflexión del flujo de aire del conducto del cable hacia la acera bajo diferentes ángulos de inclinación de la cara de trabajo difieren, y el flujo de viento se desvía dos veces a medida que aumenta la inclinación de la cara de trabajo. La distancia entre los puntos de inflexión se reduce gradualmente; simultáneamente, con el aumento de la inclinación de la cara de trabajo, se corta el flujo de viento inducido por el viento turbulento, el ángulo de inclinación hacia arriba en la zona no explotada aumenta gradualmente y el ancho de la zona de flujo de viento de alta velocidad se reduce de 1,2 a 0,57 m, pero la velocidad máxima del aire aumenta gradualmente de 2,16 a 2,25 m/s.

Se analizó el plano Y = 2,8 m entre el techo y el tambor delantero de la cizalla y la escala de tiempo del frente de minado completamente mecanizado. La ley de dispersión y migración del polvo se muestra en la Fig. 5, donde el color representa la concentración de masa de polvo y la leyenda muestra la escala de medición de la concentración de masa de polvo. Los pasos del análisis fueron los siguientes:

Diagrama de tiempos de distribución de la dispersión de polvo en el frente de trabajo Y = 2,8 m (T = 20, 30, 40, 60, 100S).

Después de que se genera el polvo, se difunde gradualmente a favor del viento de la cara de trabajo bajo la influencia de la corriente de viento. Además, cuanto mayor sea la inclinación del frente de trabajo, mayor será el rango de dispersión del polvo. La fuente de polvo del marco móvil es la misma que el flujo de aire, y se divide en dos partes en la superficie de trabajo: el espacio de trabajo del canal de cables y el espacio de la acera. Cuando T = 20–40S, el rango de fuentes de polvo de alta concentración permanece básicamente sin cambios bajo la inclinación de cada cara de trabajo. Cuando el tiempo dura T = 60–100S, el polvo en el lado de la acera se ve afectado por el flujo del viento y se mueve en la dirección negativa de Y. En la migración, el polvo en la canaleta del cable se mueve en la dirección Y, y el movimiento tendencia aumenta con un aumento en la inclinación de la superficie de trabajo. Además, el polvo producido por el corte con tambor es perturbado por el viento turbulento cortante y se difunde hacia la acera. Cuando T = 100S, el estado de dispersión del polvo tiende a ser estable.

Los pasos del análisis comparativo de la ley de migración del polvo de corte son los siguientes:

Con una inclinación del frente de trabajo de 0°, cerca del puntal hidráulico X = 41,52 m, el polvo comienza a dispersarse gradualmente hacia la acera, que forma grupos de polvo con una longitud de aproximadamente 21,93 m, un ancho promedio de aproximadamente 1,3 m y una concentración promedio de aproximadamente 634,56 mg/m3. Con el aumento de la altura, los cúmulos comienzan a mostrar cúmulos de polvo "en forma de puntos" en Z = 2,7 m.

A una inclinación del frente de trabajo de 20°, cerca del puntal hidráulico X = 41,26 m, el polvo comienza a esparcirse gradualmente hacia la acera, formando polvo con una longitud de aproximadamente 33,38 m, un ancho promedio de aproximadamente 1,54 m y una concentración promedio de aproximadamente 746,04 mg/m3 en la acera. Los cúmulos de polvo "en forma de puntos" comienzan a mostrarse en Z = 2,74 m.

A una inclinación del frente de trabajo de 40°, cerca del puntal hidráulico X = 41,22 m, inicialmente el polvo se esparce gradualmente hacia la acera, formando polvo con una longitud de aproximadamente 42,47 m, un ancho promedio de aproximadamente 1,74 m y una concentración promedio de aproximadamente 823,47 m. mg/m3. Los cúmulos de polvo "en forma de puntos" comienzan a mostrarse en Z = 2,8 m.

A una inclinación del frente de trabajo de 60°, cerca del puntal hidráulico X = 40,02 m, inicialmente el polvo se esparce gradualmente hacia la acera, formando grupos de polvo con una longitud de aproximadamente 65,04 m, un ancho promedio de 1,9 m y una concentración promedio de aproximadamente 910,56 mg/m3 en la acera, que llenó toda la acera.

En resumen, a medida que aumenta la inclinación del frente de trabajo, el polvo en el espacio está más cerca de la cizalla cuando el polvo ingresa a la acera; la longitud, el ancho y la altura del grupo de polvo de alta concentración formado en la cara de trabajo aumentarán en consecuencia. Además, la concentración de masa de polvo aumentó de 634,56 a 910,56 mg/m3. La razón de este hallazgo es que con el aumento en el ángulo de inclinación de la cara de trabajo, el ángulo de inclinación hacia arriba del flujo de viento después de cortar el viento turbulento y la ventilación del sistema aumenta, y la velocidad del aire aumenta. que es propicio para el movimiento del polvo, pero no para que el polvo se asiente; así, a mayor inclinación de la superficie de trabajo, mayor proporción de polvo en todo el espacio de trabajo.

La Figura 6 muestra la distribución espacial de las partículas de polvo en la minería del carbón bajo la condición de ventilación en forma de "U". la concentración de partículas de polvo se representa en diferentes colores y el tamaño de las esferas representa el diámetro de las partículas de polvo. El tamaño de la concentración de masa de polvo está representado por la leyenda antes mencionada.

Mapa de distribución espacial de dispersión de partículas de polvo (α = 0°, 20°, 40°, 60°).

Los pasos del análisis son los siguientes:

La generación de polvo del marco móvil, combinada con la de las Figs. 4 y 5, muestra que el grupo de polvo de alta concentración en el marco móvil se divide en dos partes. La velocidad de dispersión del grupo de polvo de alta concentración en la acera fue menor que en el lado del canal del cable, porque las velocidades del aire en ambos lados del pilar de soporte hidráulico difieren aquí, y la velocidad del aire en el lado del cable el canal es mayor que la velocidad del aire en la acera, lo que favorece la difusión del polvo. Con el aumento continuo de la inclinación de la cara de trabajo, se reduce significativamente la tendencia al asentamiento de cúmulos de polvo de alta concentración.

Cuando la inclinación de la cara de trabajo es 0°, se formará un grupo de polvo de alta concentración con una concentración de masa de polvo promedio de 1064,26 mg/m3 en la zona de X = 34,6–64,56 m, Y = 3,6–5,9 m, Z = 1,8–2,7 m; cuando la inclinación de la cara de trabajo es de 20°, se formará una masa de polvo de alta concentración con una concentración de masa de polvo promedio de 1098,44 mg/m3 en la zona de X = 34,6–70,06 m, Y = 3,3–5,9 m, Z = 1,8– 2,75m; cuando la inclinación de la cara de trabajo es de 40°, en X = 34,6–83,71 m, Y = 2,7–5,9 m, Z = 1,8–2,75 m, una masa de polvo de alta concentración con una concentración de masa de polvo promedio de 1108,28 mg/m3 será formado; con una inclinación de la cara de trabajo de 60°, en X = 34,6–112,47 m, Y = 2,3–5,9 m, Z = 1,8–2,8 m, la zona forma un grupo de polvo de alta concentración con una concentración de masa de polvo promedio de 1075,73 mg/m3. Por lo tanto, cuando aumenta la inclinación de la superficie de trabajo, el rango de cúmulos de polvo de alta concentración, el tiempo de suspensión y el rango de asentamiento aumentan gradualmente.

En resumen, este resultado se debe a la velocidad del polvo generado por la gravedad en el espacio, la velocidad de generación del viento y la velocidad de la parte del polvo generado por el viento turbulento del corte del tambor. Las tres velocidades se combinan en el vector de velocidad. Sin embargo, debido a la pequeña masa de polvo, la velocidad vertical generada por la gravedad puede ignorarse. Cuando la velocidad generada por el viento cortante turbulento sigue siendo la misma, cuanto mayor sea el ángulo de inclinación de la superficie de trabajo, mayor será el ángulo entre la velocidad de el polvo a lo largo del eje X y la superficie de trabajo, y cuanto mayor sea la velocidad de la suma del polvo y el ángulo de inclinación de la superficie de trabajo. En este caso, cuanto mayor sea el ángulo de inclinación, el efecto del polvo es más evidente, el tiempo de suspensión del polvo en la superficie de trabajo es mayor y la distancia de dispersión aumenta.

El mapa de contorno de la distribución de la concentración de masa de polvo a la altura de la zona de respiración de la cara de trabajo bajo la condición de ventilación en "U" se muestra en la Fig. 7, donde el color representa la concentración de masa de polvo y el tamaño de la concentración de masa de polvo. está representado por la leyenda en la parte inferior derecha. Las líneas negras de bucle cerrado en la Fig. 7 son las líneas de contorno de concentración de masa de polvo. La Figura 8 muestra el diagrama de la curva de ajuste de la tendencia de dispersión de polvo de la acera en diferentes ángulos de inclinación de la cara de trabajo, varios triángulos son diagramas de dispersión de la concentración de masa de polvo, y la línea roja y la línea verde representan el primer y segundo segmento de la curva de ajuste.

Mapa de contornos de la distribución de la concentración de masa de polvo a la altura de la zona de respiración (α = 0°, 20°, 40°, 60°).

Diagrama de la curva de ajuste de la tendencia de dispersión del polvo en la acera bajo diferentes ángulos de inclinación de la cara de trabajo (α = 0°, 20°, 40°, 60°).

A mayor inclinación de la superficie de trabajo, mayor zona de difusión de polvo en la zona de respiración. Con una inclinación de la cara de trabajo de 0°, la masa de polvo de alta concentración es de 29,96 m; con una inclinación de la cara de trabajo de 20°, la masa de polvo de alta concentración es de 35,46 m; con una inclinación de la cara de trabajo de 40°, la masa de polvo de alta concentración es de 49,11 m; en la cara de trabajo de 60°, bajo el ángulo de inclinación, la masa de polvo de alta concentración es de 77,87 m; y a diferentes ángulos de inclinación del frente de trabajo, la tendencia de los cúmulos de polvo de alta concentración a difundirse hacia la acera aumenta con el aumento del ángulo de inclinación del frente de trabajo. Por lo tanto, cuando se lleva a cabo la protección contra el polvo, se debe considerar la influencia de la inclinación del frente de trabajo en la dispersión del polvo. Cuanto mayor sea el ángulo de inclinación, mayor será el rango de protección contra el polvo. Esto dificulta la protección y aumenta la amenaza para la salud física y mental de los trabajadores. Con base en estos antecedentes, el ajuste de la curva de la concentración de masa de polvo de la zona respiratoria de la acera y la longitud x de la cara de trabajo se muestra en la Fig. 8. La relación matemática entre la concentración de masa de polvo de la zona respiratoria de la acera y la longitud x de la cara de trabajo , para diferentes condiciones de inclinación de la cara de trabajo es la siguiente:

Cuando la inclinación de la cara de trabajo es 0°,

Cuando la inclinación de la cara de trabajo es de 20°,

Cuando la inclinación de la cara de trabajo es de 40°,

Cuando la inclinación de la cara de trabajo es de 60°,

Cuando x = 53,96 es el punto de demarcación, hay un estado de volatilidad antes de este punto, principalmente porque este punto se fusiona con el polvo producido por el tambor delantero de la cizalla en el medio de la acera, lo que hace que aumente la concentración de polvo en este punto. de repente y a medida que aumenta la inclinación de la cara de trabajo, la concentración de masa de polvo en este punto aumenta gradualmente, a medida que aumenta la inclinación de la superficie de trabajo, el polvo se ve más afectado por el viento turbulento cortante y la inclinación del nuevo flujo de viento formado después de mezclarse con el viento normal, el flujo de la superficie de trabajo aumenta gradualmente, lo que lleva a un largo período de suspensión y acumulación de polvo. Posteriormente, la concentración de masa de polvo muestra una tendencia descendente, pero a medida que aumenta el ángulo de inclinación de la cara de trabajo, la tendencia descendente de las partículas de polvo disminuye gradualmente y aumenta el tiempo de suspensión en la cara de trabajo. A través de esta fórmula adecuada, el enfoque de la prevención y el control del polvo se puede mejorar adecuadamente y tiene un significado práctico para la prevención y el control del polvo y la reducción de la aparición de neumoconiosis.

Los resultados de la simulación numérica muestran que el patrón de dispersión de polvo del frente de trabajo de minería integral es relativamente complicado, debido a la influencia del viento turbulento del corte de la cizalla que hace que el polvo generado por el tambor delantero de la cizalla se envuelva en el frente de trabajo. el flujo del viento y entrando en el espacio no explotado en diferentes ángulos de incidencia, causando así que los cúmulos de polvo de alta concentración en la acera se acumulen de manera diferente. De acuerdo con esta situación, el sistema de control de polvo cerrado con seguimiento de cortina de aire está diseñado como se muestra en la Fig. 9. La máquina de cortina de viento está dispuesta horizontalmente a lo largo de la parte superior del soporte hidráulico, y el ángulo de la cortina de viento está regulado por la valla de viento. para formar una cortina de viento de barrera, de modo que la acera esté aislada de la zona de operación de minería de carbón, y el sensor de velocidad del aire detecte la velocidad del aire, y el volumen de viento de la máquina de cortina de viento sea controlado por el dispositivo de control de velocidad de conversión de frecuencia , para lograr un mejor aislamiento del polvo.

Diagrama del equipo del sistema de control de polvo cerrado con seguimiento de la cortina de aire.

En el análisis anterior, el ángulo de incidencia es de 25° a 30° y de 27° a 34° para una inclinación de la cara de 0° y 20°, respectivamente, y la velocidad del aire se mantiene entre 1,81 y 2,23 m/s. El ángulo de incidencia y la posición del polvo que ingresa a la acera son similares, por lo que se establece un esquema de control de polvo para ambos casos, mientras que para una inclinación de la cara de 40° y 60°, el ángulo de incidencia y la posición del polvo que ingresa a la acera difieren. significativamente. Por lo tanto, para diferentes ángulos de inclinación del polvo en el ángulo y la posición de la acera, el diseño del programa de control de polvo de tres máquinas de cortina de viento, donde dos máquinas de cortina de viento adyacentes con la operación. El diagrama de ajuste de la cortina de viento se muestra en la Fig. 10

Cuando el flujo de viento ingresa al frente de trabajo de minería integral desde el carril de entrada, el flujo de viento se desvía, parte del cual fluye hacia la acera y la otra parte fluye hacia el canal del cable. Cuando la inclinación de la cara de trabajo es de 0° y 20°, la velocidad del aire es pequeña y el flujo del viento está influenciado por el pilar hidráulico, lo que conduce a un ángulo más pequeño de desviación del viento, y la tendencia del polvo transportado por el marco móvil a entrar en la acera es pequeña. El polvo producido por el rodillo delantero de la máquina de extracción de carbón se encuentra a la altura de la zona de respiración, lo cual es un peligro grave, y está influenciado por el viento turbulento de corte que fluye hacia la acera y la zona no explotada con un ángulo de incidencia de 25 ° a 34°, por lo que se encienden las cortinas de viento No. 21, 22, 23, 24, 25 y 26, y se forma una cortina de viento de + 5° en la dirección de marcha de la máquina de extracción de carbón para ajustar la dirección de el flujo de viento y, al mismo tiempo, el sensor de velocidad del aire se combina para ajustar la velocidad de la cortina de viento se ajusta en combinación con el sensor de velocidad del aire para cambiar la tendencia del transporte de polvo a la acera y mejorar el entorno de trabajo en el frente de trabajo .

Cuando el ángulo de inclinación de la cara de trabajo es de 40°, la tendencia del polvo transportado por el flujo de viento hacia la acera aumenta obviamente, y el polvo transportado por el polvo se concentra en las proximidades del techo, y el rango de difusión aumenta debido a la efecto de la corriente ascendente. La cortina de viento se forma en la dirección de + 10° para regular la dirección del flujo del viento, y la velocidad de la cortina de viento se ajusta en combinación con el sensor de velocidad del aire para controlar la tendencia del transporte de polvo y mejorar el entorno de trabajo en la cara de trabajo.

Cuando el ángulo de inclinación de la cara de trabajo es de 60°, el polvo se concentra cerca de la placa superior y la tendencia del movimiento lateral y vertical aumenta considerablemente, por lo que la cortina de viento No. 7, 8, 10, 11, 13, 14, 16 y 17 se encienden para formar una cortina de viento vertical para evitar que el flujo de viento ingrese a la acera con el polvo; el flujo de viento está sujeto al viento turbulento cortado por el tambor frente a la cizalla con un ángulo de incidencia de 45° a 50° y fluye hacia la acera y la zona no explotada. Cuando se forma una amplia gama de nubes de polvo altamente congestionadas, se encienden las cortinas de aire 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 y 30 y se activa una cortina de + 15° en la dirección de la cizalla. se forma para regular la dirección del flujo del viento, mientras que la velocidad de la cortina se ajusta junto con el sensor de velocidad del aire para controlar la tendencia del transporte de polvo y mejorar el entorno de trabajo en el frente de trabajo.

Diagrama de ajuste de la cortina de viento.

Con el aumento de la inclinación de la cara de trabajo, la inclinación ascendente del flujo de aire hacia la zona no desarrollada aumenta gradualmente de 25° a 50°, y la velocidad máxima del viento de la acera aumenta gradualmente de 2,16 a 2,25 m/s, y el ancho disminuye de 1,2 a 0,57 m.

Cuando aumenta la inclinación de la cara de trabajo, bajo la influencia del viento cortante turbulento y la ventilación del sistema, el polvo se acelera hacia el lado de la acera. Mientras tanto, el rango de cúmulos de polvo de alta concentración, el tiempo de suspensión, la intensidad de la migración lateral y el área de deposición aumentan en diversos grados; el volumen de los cúmulos de polvo aumenta de 62,02 a 202,46 m3.

Bajo las inclinaciones del frente de trabajo de 0°, 20°, 40° y 60°, cuando X < 53,96 m, la concentración de polvo en la zona de respiración de la acera muestra una función sinusoidal con la longitud del frente de trabajo, y cuando X ≥ 53,96 m, satisface la función de decaimiento exponencial.

Se propone la tecnología de control de polvo cerrado con seguimiento de cortina de aire. De acuerdo con los diferentes ángulos de desplazamiento del flujo del viento y la posición de reunión de la masa de polvo de alta concentración bajo la inclinación de la superficie de trabajo, el dispositivo de control infrarrojo rastrea y controla automáticamente el ángulo de la cortina de aire y la velocidad del aire, para controlar la tendencia de la transferencia de polvo a la cara de trabajo y asegúrese de que el polvo esté controlado en el lado del canal del cable tanto como sea posible.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

Han, WB, Zhou, G., Zhang, QT, Pan, HW y Liu, D. Estudio experimental sobre la modificación de las características fisicoquímicas del carbón acidificado por tensioactivos y líquidos iónicos. Combustible 266, 116966 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Liu, RL, Zhou, G., Wang, CM, Jiang, WJ y Wei, X. Preparación y características de rendimiento de un aglomerante ecológico para mejorar el efecto de eliminación de polvo seco del material filtrante. J. Peligro. Mate. 397, 122734 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Li, SL et al. Síntesis y características de rendimiento de un nuevo supresor de polvo y corteza ecológico extraído de papel usado para minas a cielo abierto. J. Limpio. Pinchar. 258, 120620 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Wang, YC, Luo, G., Geng, F., Li, YB y Li, YL Estudio numérico sobre el movimiento y la distribución del polvo para un sistema de ventilación híbrido en un carril de una mina de carbón. J. Pérdida anterior. Proceso Ind. 36, 146–157 (2015).

Artículo CAS Google Académico

Sun, J., Zhou, G., Wang, CM, Liu, RL y Miao, YN Síntesis experimental y análisis de comparación de rendimiento de potenciadores de humectación de alta eficiencia para la inyección de agua en vetas de carbón. Proceso seguro. Reinar. prot. 147, 320–333 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Jiang, WJ, Zhou, G., Wang, CM, Xue, YF & Niu, CX Síntesis y propiedades de autorreparación de microcápsulas compuestas basadas en alginato de sodio/resina de melamina-fenol-formaldehído. Constr. Construir. Mate. 271, 121541 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Du, T. et al. Modelado CFD de la migración de polvo de carbón en un frente de minería totalmente mecanizado de 8,8 metros de altura. Energía 212, 118616 (2020).

Artículo Google Académico

Wang, WZ, Wang, YM, Shi, GQ & Wang, DM Estudio numérico sobre la propiedad óptica infrarroja de las partículas de carbón difusas en la mina trabajando completamente mecanizado combinado con el método CFD. Matemáticas. Problema Ing. 2015, 501401 (2015).

Google Académico

Yu, HM, Chen, WM, Wang, H., Peng, HT y Xie, Y. Mecanismos de formación de una cortina de aire de eliminación de polvo en un frente de excavación completamente mecanizado y un análisis de su rendimiento de eliminación de polvo basado en CFD y DEM. Adv. Tecnología en polvo. 28, 2830–2847 (2017).

Artículo Google Académico

Liu, RL et al. Nanofibras electrohiladas para protección personal en minas. química Ing. J. 404, 126558 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Ding, JF et al. Síntesis y desempeño de un novedoso supresor de polvo de carbón de alta eficiencia basado en gel autoregenerable. Reinar. ciencia Tecnología 54(13), 7992–8000 (2020).

Artículo ADS CAS Google Académico

Liu, ZQ et al. Simulación de dinámica molecular y caracterización experimental de surfactante aniónico: Influencia en la mojabilidad del carbón de bajo rango. Combustible 279, 118323 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Patankar, NA & Joseph, DD Modelado y simulación numérica de flujos de partículas por el enfoque Euleriano-Lagrangiano. En t. J. Multiph. Flujo 27, 1659-1684 (2001).

Artículo CAS Google Académico

Arasteh, H. & Saeedi, G. Estudiando el estado higiénico de la cara de pared larga mecanizada desde la perspectiva del polvo existente que contiene sílice en la mina de carbón de Tabas. Geotecnología. Geol. Ing. 35, 213–224 (2017).

Artículo Google Académico

Zhang, Q. et al. Investigación CFD sobre la dinámica de difusión del polvo respirable junto con múltiples fuentes en un frente de tajo largo: un estudio de caso de mesoescala. Tecnología en polvo. 345, 43–53 (2019).

Artículo CAS Google Académico

Yao, XW, Lu, GL & Xu, KL Simulación numérica de la generación de polvo en diferentes procedimientos en una cara de hundimiento totalmente mecanizada con una pendiente pronunciada. J. China Coal Soc. 40(2), 389–396 (2015).

Google Académico

Yao, XW, Li, X. & Lu, GL Simulación numérica del campo de flujo de ventilación y el campo de polvo en una cara de hundimiento totalmente mecanizada con un gran ángulo de buzamiento. mín. seguro Reinar. prot. 40(1), 40–43 (2013).

Google Académico

Hu, SY et al. Influencias de la velocidad de ventilación en la dispersión de polvo en carreteras de carbón. Tecnología en polvo. 360, 683–694 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Cai, P., Nie, W., Chen, DW, Yang, SB y Liu, ZQ Efecto del caudal de aire en el patrón de dispersión de contaminantes de las partículas de polvo de carbón en un frente de minería completamente mecanizado basado en simulación numérica. Combustible 239, 623–635 (2019).

Artículo CAS Google Académico

Sun, B., Cheng, WM, Wang, JY y Wang, H. Efectos del flujo de aire turbulento del corte de carbón sobre las características de contaminación del polvo de carbón en la minería completamente mecanizada: un estudio de caso. J. Limpio. Pinchar. 201, 308–324 (2018).

Artículo Google Académico

Lu, YZ, Akhtar, S., Sasmito, AP & Kurnia, JC Predicción del flujo de aire, metano y dispersión de polvo de carbón en un frente de minería de cuarto y pilar. En t. J. min. ciencia Tecnología 27, 657–662 (2017).

Artículo Google Académico

Lu, H., Ma, T. & Lu, L. Características de deposición de partículas en un canal de intercambio de calor inclinado con nervaduras superficiales. En t. J. Transferencia de masa de calor. 161, 120289 (2020).

Artículo Google Académico

Ren, T., Wang, ZW y Zhang, J. Manejo mejorado del polvo en una cara de hundimiento de carbón superior de tajo largo (LTCC): enfoque de modelado ACFD. Adv. Tecnología en polvo. 29, 2368–2379 (2018).

Artículo Google Académico

Wang, Z. et al. Estudio de simulación numérica del mecanismo de bulonado y control de soporte de calzada de roca blanda. J. Universidad de Shandong. ciencia Tecnología (Nat. Sci.) 40(3), 35–43 (2021).

CAS Google Académico

Li, JG Monitoreo de emisiones acústicas y método de alerta temprana de estrés dominado por desastre dinámico de gas de roca de carbón en una mina profunda. J. Universidad de Shandong. ciencia Tecnología (Nat. Sci.) 39(4), 20–27 (2020).

Google Académico

Qin, ZC et al. Selección de la ubicación de la carretera de minería en capas debajo del área de bifurcación de una gruesa veta de carbón. J. Universidad de Shandong. ciencia Tecnología (Nat. Sci.) 39(3), 43–49 (2020).

Google Académico

Cai, P., Nie, W., Hua, Y., Wei, WL y Jin, H. Difusión y contaminación de polvos de fuentes múltiples en una cara de carbón totalmente mecanizada. Proceso seguro. Reinar. prot. 118, 93–105 (2018).

Artículo CAS Google Académico

Jiang, W., Xu, XY, Wen, ZH y Wei, L. Aplicación de la teoría de la similitud para modelar la dispersión de polvo durante la excavación de túneles en minas de carbón. Proceso seguro. Reinar. prot. 148, 415–427 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Zhou, G. et al. Efecto de eliminación de polvo del colector de rociado a presión negativa para el soporte avanzado en la cara de minería de carbón totalmente mecanizada: simulación numérica y aplicación de ingeniería. Tunn. Licenciatura Tecnología espacial. 95, 103149 (2020).

Artículo Google Académico

Canción, SZ et al. Investigación de simulación numérica sobre el volumen óptimo de flujo de aire de escape de polvo en una superficie de hundimiento completamente mecanizada de una mina de carbón con alto contenido de gas. Proceso seguro. Reinar. prot. 146, 853–866 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Wang, HS et al. Simulación numérica y medición de campo de la distribución de polvo para polvo de múltiples fuentes en una cara de hundimiento totalmente mecanizada. Instituto de Harbin. Tecnología 47(8), 106–112 (2015).

Google Académico

Liu, H. et al. Una estrategia de control de polvo y ventilación variable en el tiempo basada en las características temporoespaciales de la dispersión del polvo. Minerales. 7, 59–77 (2017).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Xie, Y., Cheng, WM, Yu, HM y Sun, B. Comportamientos de dispersión a microescala de partículas de polvo durante el corte de carbón en un frente de minería de gran altura. Reinar. ciencia contaminar Res. 25, 27141–27154 (2018).

Artículo Google Académico

Xiu, ZH et al. Estudio de simulación numérica sobre las características de la contaminación por polvo y las tasas óptimas de flujo de aire para el control del polvo durante la producción de una mina de carbón. J. Limpio. Pinchar. 248, 119197 (2020).

Artículo Google Académico

Zhou, G., Zhang, Q., Bai, RN, Fan, T. y Wang, G. La ley de comportamiento de difusión del polvo respirable en un frente de hundimiento totalmente mecanizado en una mina de carbón: simulación numérica CFD y aplicación de ingeniería. Proceso seguro. Reinar. prot. 106, 117–128 (2017).

Artículo CAS Google Académico

Wang, ZW y col. Características de la contaminación por polvo respirable dentro de un frente subterráneo impulsado por un minero continuo: un enfoque de modelado CFD. J. Limpio. Pinchar. 217, 267–283 (2019).

Artículo Google Académico

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Este trabajo fue apoyado financieramente por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Subvención n.º 52274215, 51904171, 52004150), el Proyecto de Ciencia y Tecnología Qingchuang de Universidades en la provincia de Shandong, China (Subvención n.º 2019KJH005) y el Proyecto de Jóvenes Talentos Sobresalientes de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shandong (Subvención no. SKR22-5-01).

Facultad de Ingeniería Ambiental y de Seguridad, Universidad de Ciencia y Tecnología de Shandong, Qingdao, 266590, China

Gang Zhou, Yang Kong, Qunzhi Meng, Yongwei Liu y Biao Sun

Laboratorio Estatal Clave de Prevención y Control de Desastres Mineros Co-fundado por la Provincia de Shandong y el Ministerio de Ciencia y Tecnología, Universidad de Ciencia y Tecnología de Shandong, Qingdao, 266590, China

Gang Zhou, Yang Kong, Qunzhi Meng, Yongwei Liu y Biao Sun

Laboratorio clave de prevención y control de polvo industrial y seguridad y salud ocupacional, Ministerio de Educación, Universidad de Ciencia y Tecnología de Anhui, Huainan, 232001, China

BingyouJiang

Instituto General de Investigación Minera Sinosteel Maanshan Co., Ltd., Maanshan, 243000, China

pandilla li

Instituto de Investigación de Shanghái, Grupo de Ingeniería y Tecnología del Carbón de China, Shanghái, 200030, China

Jinli Wang, Dong Yan y Zhenhua Li

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Reimpresiones y permisos

Zhou, G., Kong, Y., Meng, Q. et al. Investigación sobre la ley de dispersión de polvo de frentes de minería completamente mecanizados bajo diferentes inclinaciones y método de control de polvo con seguimiento cerrado. Informe científico 12, 16633 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-20606-9

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Recibido: 02 julio 2022

Aceptado: 15 de septiembre de 2022

Publicado: 05 octubre 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-20606-9

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