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煤矿综掘面含抑尘抑爆剂气液双动力射流细水雾抑爆与降尘机制

批准号:
52074012
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
江丙友
依托单位:
学科分类:
安全科学与工程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
江丙友

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
煤矿综掘工作面是井下主要产尘源之一,具有爆炸性的高浓粉尘在井下受限作业空间内危害巨大。通过开发矿用煤尘表面活性抑尘剂与抑爆剂复合添加剂,探索综掘面抑尘抑爆剂与细水雾抑爆降尘机制。从矿用煤尘表面活性抑尘抑爆复合添加剂特性、含抑尘抑爆剂气液双动力射流细水雾抑制煤尘爆炸特性、综掘面含抑尘抑爆剂气液双动力射流细水雾降尘机制方面开展研究,解决抑尘抑爆剂与细水雾耦合作用下煤尘爆炸火焰微观结构变化规律、细水雾雾滴与粉尘颗粒细观作用机制关键科学问题。明确表面活性抑尘抑爆剂物理化学性质与润湿特性,获得表面活性抑尘抑爆剂与细水雾耦合抑制煤尘爆炸机制,阐明不同风速条件下含抑尘抑爆剂气液双动力射流细水雾与煤尘作用规律,优化出适合特定煤矿煤尘的抑尘抑爆剂最佳配方及浓度范围,揭示特定煤矿综掘工作面含抑尘抑爆剂气液双动力射流细水雾抑爆与降尘机制,为煤矿粉尘职业危害和爆炸灾害防控研究提供指导。
英文摘要
A fully mechanized heading face is a main source of dust production underground coal mining, and the high-concentration explosive dust is extremely harmful in underground workings. Through development of compound additives of dust suppressants and dust explosion inhibitors through enhancing coal dust surface activity, this study focuses on understanding the mechanisms of dust explosion inhibition and dust suppression through water mist mixed with the compound additives in the heading face. The study will investigate on the characteristics of the composite additives, the characteristics of coal dust explosion inhibition through gas and liquid powered jet water mist mixed with the compound additives, the mechanism of coal dust suppression through the jet water mist with the composite additives, the flame microstructure change of coal dust explosion under a coupled action of water mist and the compound additives, and the mesoscopic interaction between water mist droplets and coal dust particles. Furthermore, the physical and chemical properties and wetting characteristics of the dust suppressants and dust explosion inhibitors are determined, while the coupled mechanisms of the compound additives and water mist for suppressing coal dust explosion are understood. The principle of the interaction between coal dust and gas and liquid powered jet water mist containing the compound additives under different ventilation air velocities is explained, and the best formula and concentration range of the compound additives suitable for a coal mine is optimized. Finally, the mechanisms of the gas and liquid powered jet water mist containing the compound additives for explosion inhibition and dust suppression are revealed. The results of this study could provide guidance for prevention and control of occupational hazards and explosion disasters of coal mine dust.
本项目围绕煤矿井下煤尘爆炸与粉尘防控的迫切需求,通过四年研究,圆满完成了计划书所规定的研究内容,从矿用煤尘表面活性抑尘抑爆复合添加剂特性、含抑尘抑爆剂气液双动力细水雾抑制煤尘爆炸特性、含抑尘抑爆剂气液双动力射流细水雾降尘机制等方面取得了一定成果,旨在为煤矿粉尘防控提供理论支撑。.项目实施过程采用理论建模、数值模拟、实验研究等方法,研究了表面活性剂复配组合及抑尘抑爆复合添加剂润湿性能变化规律,优化得到了适用于特定煤矿的抑尘抑爆复合添加剂最佳浓度范围,揭示了抑尘抑爆复合添加剂在煤尘表面的吸附规律及氢键作用机制。建立了雾滴-粉尘碰撞捕集耦合模型,阐明了雾滴动态沉降捕集粉尘作用机制,揭示了雾滴-粉尘耦合体系速度分布特性。通过抑尘抑爆剂-煤尘混合体系热分解反应方程,揭示了抑尘抑爆剂通过吸热分解、自由基捕获及惰性气体稀释抑制煤尘爆炸链式反应的多路径作用机制。搭建了含抑尘抑爆剂气液双动力射流雾化降尘平台,揭示了含抑尘抑爆剂气液双动力细水雾的雾化特性与降尘机制。优化气液压力参数后,雾滴粒径、速度及扩散效率显著提升,雾化角增大,有效射程增加,耗水量降低,对呼吸性粉尘的捕集效率显著增加。.发表标注国家自然科学基金项目(第一标注10篇、第二标注15篇)资助的国内外高水平学术论文25篇,其中SCI收录19篇,EI收录2篇,申请相关国家发明专利16件,其中授权11件,实质审查5件。获中国煤炭工业协会科学科技进步奖特等奖和一等奖、中国职业安全健康协会科技进步一等奖、二等奖以及创新团队等省部级奖励5项。项目负责人江丙友入选教育部“长江学者奖励计划”青年项目,获批安徽省杰出青年基金,获得教育部霍英东青年科学奖二等奖、孙越崎能源科学技术奖青年科技奖。培养粉尘防控方向毕业硕士生13名,培养毕业博士生2名。.通过项目研究,完成了研究目标和预期研究成果。研究成果为今后煤矿粉尘科学防治提供新方法,对保障矿工职业安全健康和煤矿安全生产具有一定意义。
超重力与含靶向抑尘剂水雾强化控除煤矿呼吸性粉尘机制研究
  • 批准号:
    52574223
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    江丙友
  • 依托单位:
氮气与磷酸铵盐干粉射流幕对煤矿瓦斯爆炸诱导煤尘爆炸的抑制机理
  • 批准号:
    51874009
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    江丙友
  • 依托单位:
气固两相射流幕抑制瓦斯爆炸传播的机理研究
  • 批准号:
    51504008
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    江丙友
  • 依托单位:
国内基金
海外基金