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综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数研究

矿业安全与环保 2024年第1期51卷 19-26,35页

作者：赵政林桂玲煤矿灾害防控全国重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数研究是粉尘防治和尘肺预警的基础。分析了综掘工作面呼吸性粉尘浓度监测关键点,提出呼吸性粉尘浓度传感器测点布置方案;以关键监测点的呼吸性粉尘浓度传感器实测数据作为实时来源,对比剖析了距离加... 详细信息

综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数研究是粉尘防治和尘肺预警的基础。分析了综掘工作面呼吸性粉尘浓度监测关键点,提出呼吸性粉尘浓度传感器测点布置方案;以关键监测点的呼吸性粉尘浓度传感器实测数据作为实时来源,对比剖析了距离加权反比法和克里金法的优缺点,建立了一种扩展的空间插值算法;归纳半变异理论,将呼吸性粉尘浓度变化的时间维度和空间维度引入到半变异函数中,得到一种呼吸性粉尘时空场算法,建立综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数模型;最后,以河南新桥煤矿2502工作面作为对象,以滤膜称重法为标准,对时空场函数进行了试验验证。结果发现:在综掘工作面司机5~10 m、端头回风侧10~15 m区域内的呼吸性粉尘浓度较高且变化较剧烈,而在回风侧15 m后方呼吸性粉尘浓度开始逐步趋于平稳降低;综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数模型计算结果相对误差为±14.8%,比克里金法小±10.8%,比距离加权反比法小±22.4%。研究结果表明,综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数模型将时间维度和空间维度纳入了权重系数中,构建的时空场函数模型能更好地提高插值计算的精度,提升去特异值点的能力。

关键词：综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场半变异理论函数模型

ICP-MS测定含钍稀土矿区内呼吸性粉尘及总粉尘中钍含量

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能源与环境 2024年第3期 151-154页

作者：卞勋涛蔡宝珊任婷婷苏玲玲朱金来福建创投环境检测有限公司福建福州350108

研发了1种采用微波三阶升温模式王水体系下消解样品,采用5%硝酸溶液作为清洗剂除钍的记忆效应,选用Re186.2作为内标,ICP-MS测定呼吸性粉尘及总粉尘中钍含量的分析方法。试样样品RSD范围在1.5%~4.6%之间;相对误差范围在1.8%~10.0%之间。... 详细信息

研发了1种采用微波三阶升温模式王水体系下消解样品,采用5%硝酸溶液作为清洗剂除钍的记忆效应,选用Re186.2作为内标,ICP-MS测定呼吸性粉尘及总粉尘中钍含量的分析方法。试样样品RSD范围在1.5%~4.6%之间;相对误差范围在1.8%~10.0%之间。实际样品加标回收率范围在96.0%~102%。对含钍稀土矿区内呼吸性粉尘及总粉尘样品进行钍元素分析,其测定结果符合《职业卫生标准制定指南第4部分:工作场所空气中化学物质测定方法》(GBZ/T 210.4—2008)标准要求。实现呼吸性粉尘及总粉尘中钍样品分析高效、准确。

关键词：钍呼吸性粉尘总粉尘微波消解 ICP-MS

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金桥煤矿井下呼吸性粉尘理化性质研究分析

能源技术与管理 2024年第3期49卷 56-60页

作者：戈海宾谷廷华王雷仇培山济宁市金桥煤矿山东济宁272299 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

为探究金桥煤矿井下岩巷综掘工作面呼吸性粉尘的物理化学性质,采用扫描电子显微镜、X射线衍射等实验手段,从宏观角度对其粒度分布、元素组成进行分析;从微观角度对岩粉的形貌、微区元素组成及分布进行研究,并对其所含有的官能团进行分析... 详细信息

为探究金桥煤矿井下岩巷综掘工作面呼吸性粉尘的物理化学性质,采用扫描电子显微镜、X射线衍射等实验手段,从宏观角度对其粒度分布、元素组成进行分析;从微观角度对岩粉的形貌、微区元素组成及分布进行研究,并对其所含有的官能团进行分析,得到更加详细的岩巷综掘工作面呼吸性粉尘的微观结构和成分组成等物理化学性质。结果表明:金桥煤矿综掘岩巷巷道内粉尘以呼吸性粉尘为主(粉尘粒径小于5μm),其中岩巷综掘工作面粉尘中的5μm以下呼吸性粉尘所占体积分数达63.32%,可造成尘肺病的游离二氧化硅质量分数为44.64%。除了无机成分,呼吸性粉尘中还含有醇类、酚类及苯系物等有机成分,表明井下的粉尘治理工作势在必行。研究成果可为提高岩巷综掘工作面高浓度粉尘污染作业环境的治理水平提供理论依据和操作指南。

关键词：煤矿呼吸性粉尘理化性质微观结构

工作场所空气中呼吸性粉尘浓度测量的不确定度评定

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质量安全与检验检测 2024年第3期34卷 93-96页

作者：李妍魏可刘栋陕西立方环保科技服务有限公司陕西西安710065 陕西煤矿安全监察局安全技术中心陕西安科安全生产技术研究所有限公司

建立和运用滤膜增重法测定工作场所空气中呼吸性粉尘浓度的不确定度评定方法。依据国家职业卫生标准GBZ/T192.2—2007《工作场所空气中粉尘测定第2部分:呼吸性粉尘浓度》和JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》的原理和方法,采... 详细信息

建立和运用滤膜增重法测定工作场所空气中呼吸性粉尘浓度的不确定度评定方法。依据国家职业卫生标准GBZ/T192.2—2007《工作场所空气中粉尘测定第2部分:呼吸性粉尘浓度》和JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》的原理和方法,采用不确定度传播律对各输入分量不确定度进行逐层评定计算。结果显示,工作场所空气中呼吸性粉尘浓度为4.53 mg/m3时,90%置信水平下,其扩展不确定度为0.44 mg/m3。环境中粉尘浓度测量的不确定度来源的主要贡献为样品采集和样品重复性测定,在分析检测过程中应加强质量控制,以提高检测结果的准确性。

关键词：呼吸性粉尘电子分析天平不确定度

呼吸性粉尘虚拟冲击分离器数值模拟及实验验证

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矿业安全与环保 2022年第3期49卷 20-25页

作者：李彦筑王杰谢双中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037 重庆科技学院安全工程学院重庆401331

针对呼吸性粉尘连续分离问题,对陶析式、惯性冲击式、旋风式分离方法进行了分析,利用流体力学软件Fluent对虚拟冲击器内部流场进行数值模拟,建立了满足BMRC曲线分离标准的虚拟冲击器模型,并结合数值模拟结果对分离器结构尺寸进行修正优... 详细信息

针对呼吸性粉尘连续分离问题,对陶析式、惯性冲击式、旋风式分离方法进行了分析,利用流体力学软件Fluent对虚拟冲击器内部流场进行数值模拟,建立了满足BMRC曲线分离标准的虚拟冲击器模型,并结合数值模拟结果对分离器结构尺寸进行修正优化。按照模型加工了分离器样件并进行了气溶胶实验验证,结果表明样件的分离效能与BMRC曲线标准差均小于5%,满足行业标准要求。

关键词：呼吸性粉尘虚拟冲击器分离效能 BMRC曲线数值模拟气溶胶实验

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基于虚拟冲击原理的呼吸性粉尘连续分离技术

中南大学学报（自然科学版） 2022年第8期53卷 3062-3070页

作者：惠立锋李德文郭永彩重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室重庆400037 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400037

呼吸性粉尘连续分离技术是实现其在线监测和尘肺病预警的基础及关键。为了解决常见的旋风分离、水平陶析及平板冲击等分离方式易积尘、过载、堵塞等弊端,提出一种基于虚拟冲击原理的呼吸性粉尘连续分离技术。基于虚拟冲击理论,建立呼吸... 详细信息

呼吸性粉尘连续分离技术是实现其在线监测和尘肺病预警的基础及关键。为了解决常见的旋风分离、水平陶析及平板冲击等分离方式易积尘、过载、堵塞等弊端,提出一种基于虚拟冲击原理的呼吸性粉尘连续分离技术。基于虚拟冲击理论,建立呼吸性粉尘虚拟分离三维模型,仿真分析其速度场和压力场的分布,通过分域法阐释虚拟冲击的分离机理,并构建分离效能和分离时效一体化测试系统,对设计的虚拟冲击器进行验证。研究结果表明:分离效能模拟曲线随着喷嘴与收集腔间距和收集腔直径增大而上移,而收集腔直径对分离效能的影响作用强于喷嘴与收集腔间距的影响。当喷嘴与收集腔间距为4.0 mm、收集腔直径为3.0 mm时,各个粒径点的分离效率与BMRC曲线的偏差在±5%以内。在工作点流量为4 L/min、弱流比为0.1条件下,分离器的分离效能曲线与BMRC曲线相比,整体呈负偏差,最大偏差为-4.7%。在质量浓度为35~40 mg/m~3的粉尘浓度环境下,传统旋风分离器容易出现排灰口和排气口堵塞,测试结果偏差较大,连续运行1 d后已不能满足连续分离要求,而虚拟冲击式分离器内部颗粒损失及截留较少,可实现15 d以上的连续运行而无需人工清理,连续分离时效提升了10倍以上,验证了本文方法的可行性及优越性,满足呼吸性粉尘浓度在线测量对粉尘连续分离的分离效能及分离时效要求。

关键词：呼吸性粉尘连续分离分离效能 BMRC曲线虚拟冲击

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呼吸性粉尘吸收系数的光声光谱探测

光谱学与光谱分析 2019年第7期39卷 1993-1998页

作者：靳华伟谢品华胡仁志刘文清李治艳陈浩黄崇崇中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001

针对呼吸性粉尘浓度连续、可靠、低成本的实时检测需求,实现了光谱应用技术创新,提出了一种基于光声光谱的呼吸性粉尘探测系统,低功率二极管激光器光谱中心波长为403.56nm及相应的NO2有效吸收截面为5.9485×10^-19cm^2·mole^-1;通过频... 详细信息

针对呼吸性粉尘浓度连续、可靠、低成本的实时检测需求,实现了光谱应用技术创新,提出了一种基于光声光谱的呼吸性粉尘探测系统,低功率二极管激光器光谱中心波长为403.56nm及相应的NO2有效吸收截面为5.9485×10^-19cm^2·mole^-1;通过频率扫描拟合得到了1.35kHz的谐振频率。开展了光声池结构的影响分析,得到了光声池长度参数对本底噪声影响较小但对激光信号影响较大、内径参数对本底噪声存在一定影响但对本底噪声影响较小的结论。在考虑品质因数、加工条件、使用场合和待测对象属性等影响情况下,选用120mm的长度参数和8mm的内径参数;基于长度为60mm、内径为25mm的缓冲腔结构,开展了缓冲隔板对系统稳定性的影响分析,通过在缓冲腔中设置缓冲隔板,降低了本底噪声、稳定了系统,其幅值及波动由(2.83±0.11)μv稳定为(1.26±0.03)μv。分析得到了NO2的比吸收系数为195.28Mm^-1·(mg·m^-3)^-1,利用NO2气体在405nm处的吸收对系统进行了标定,得到了拟合斜率为0.04368μv/Mm^-1、相关系数为0.998、池常数为300.24Pa·cm·W^-1的结论。同时在1min平均时间下,得到了系统探测浓度下限及吸收系数为2.30μg·m^-3和0.448Mm^-1。基于标准微球的聚苯乙烯作为气溶胶发生器对象开展了呼吸性粉尘的吸收系数影响分析,进行了5μm以下不同数浓度颗粒及同一数浓度下不同粒径颗粒吸收系数的测试,结果表明:呼吸性粉尘的吸收系数和数浓度成正比,线性拟合后的斜率为10.598±0.64196,相关系数为0.993;吸收系数曲线的方差在3~4Mm^-1间,不同粒径的颗粒对吸收系数存在着一定的影响;随着粒径增加,吸收系数随之增加。开展了环境大气中NO2的测量,选用0.2μm的过滤膜滤除粉尘的干扰,实验结果表明大气NO2浓度为16.4~61.6μg·m^-3,平均浓度为41.1μg·m^-3。为了证实测量系统的准确性,与课题组自行研发的长光程差分吸收光谱系统(LP-DOAS)进行了对比测试,测试结果显示了本光声光谱系统和LP-DOAS系统测量NO2浓度的相关性较好,线性拟合后的斜率为1.01178±0.04013,相关系数为0.94781。开展了环境大气中呼吸性粉尘的测量,选用5μm过滤片过滤环境大气,通过“NO2+5μm粉尘”和“NO2+0.2μm粉尘”两路测量对象的差分测量,得到了呼吸性粉尘的变化趋势,可以满足自然悬浮状态下的呼吸性粉尘吸收系数实时测量。

关键词：光声光谱呼吸性粉尘吸收系数长光程差分吸收光谱

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呼吸性粉尘虚拟冲击分离技术及分离器研究

呼吸性粉尘虚拟冲击分离技术及分离器研究

作者：李彦筑煤炭科学研究总院

学位级别：硕士

呼吸性粉尘是指按照标准测定方法所采集的、可进入肺泡的、空气动力学直径均小于7.07μm以下的、空气动力学直径5μm时采样效率为50%的粉尘粒子。吸入过量的呼吸性粉尘是造成矿工尘肺病的主要因素,因此,加强煤矿作业场所的呼吸性粉尘浓... 详细信息

呼吸性粉尘是指按照标准测定方法所采集的、可进入肺泡的、空气动力学直径均小于7.07μm以下的、空气动力学直径5μm时采样效率为50%的粉尘粒子。吸入过量的呼吸性粉尘是造成矿工尘肺病的主要因素,因此,加强煤矿作业场所的呼吸性粉尘浓度连续在线监测是预防粉尘职业危害的有效手段之一。粉尘浓度测量一般采用激光散射法、β射线法、微质量震荡天平法等,要实现呼吸性粉尘浓度的精确测量首先要求用分离器把呼吸尘从总粉尘中分离出来,但目前已有的分离器不能实现呼吸性粉尘连续分离,要实现呼吸性粉尘浓度的连续在线监测就要解决连续分离的技术难题,且按照《呼吸性粉尘测量仪采样效能测定》(MT394-1995)标准,分离器的分离效能曲线要满足BMRC(英国医学研究委员会)曲线标准。本研究依托于“十三五”国家重点研发计划项目“矿山职业危害防治关键技术及装备研究”(2017YFC0805200)。本文在详细分析水平陶析式、惯性冲击式、旋风式等分离方法基本原理的基础上,针对传统方法在连续分离方面存在的问题,在传统惯性冲击分离技术理论的基础上,以虚拟冲击分离技术及其对应的分离器为研究对象,开展了分离器内流道结构布局设计、流场特性分析及性能优化等方面的研究。本文的主要研究工作如下:(1)满足BMRC曲线的分离技术研究对比。将现有分离技术原理及其对应分离器在连续分离条件下存在的缺陷进行对比分析,确立虚拟冲击器实现呼出尘浓度的连续在线精确监测的可行性和重要性。(2)基于BMRC曲线的分离器仿真及数值模拟。根据虚拟冲击结构特征,采用solidworks建立冲击器的三维模型,并进行网格划分,利用流体力学软件Fluent进行流场仿真。通过比较分析选用RNG模型进行连续相求解,通过颗粒物受力分析建立虚拟冲击状态下颗粒相的运动微分方程。通过对分流流场和压力场分布分析,得出其不同截面径向压力、速度、湍动能以及耗散率分布;计算出矿山环境下不同空气动力学粒径下的颗粒分离效率。(3)虚拟冲击分离器的研制与测试验证。设计并研制了基于虚拟冲击原理的呼吸性粉尘连续分离器样件,经气溶胶实验测试分析,样件的分离效能与BMRC曲线标准差均小于5%,则满足行业标准要求。(4)气溶胶实验影响因素分析。分析温湿度、采样流量等因素对分离效能的影响,明确各因素对其影响的权重,研究控制误差的可行办法。

关键词：虚拟冲击器呼吸性粉尘 BMRC曲线数值模拟气溶胶实验

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细水雾除尘装置去除呼吸性粉尘作用效果研究

地下空间与工程学报 2023年第S1期19卷 494-500页

作者：杨帅任锐薛育阳谢永利长安大学公路学院西安710061

隧道施工过程中爆破产生的呼吸性粉尘对施工效率以及施工安全产生了极大的影响。为了了解细水雾对呼吸性粉尘的作用效果,本文以某隧道的粉尘粒径分布的现场测试结果作为背景,采用FLUENT软件建立了流固耦合的细水雾除尘数值模拟平台对水... 详细信息

隧道施工过程中爆破产生的呼吸性粉尘对施工效率以及施工安全产生了极大的影响。为了了解细水雾对呼吸性粉尘的作用效果,本文以某隧道的粉尘粒径分布的现场测试结果作为背景,采用FLUENT软件建立了流固耦合的细水雾除尘数值模拟平台对水雾以及粉尘分布、水雾去除呼吸性粉尘的作用效果进行了研究。结果表明:水雾在喷头射流的惯性以及流场的带动下,在隧道环境中扩散;由于水雾的拦截与降尘作用,粉尘在隧道内呈现不均匀分布,在掌子面50 m范围内的粉尘较进口处的粉尘浓度低;在呼吸性粉尘1~10μm范围内,水雾对粒径d≥4μm的粉尘除尘率较高;随着与喷头距离的增加,除尘效率越低,在水雾5 m范围内的除尘效率最高,可以达到42%以上。研究结果可为具有除尘需求的隧道施工以及煤矿施工等工程降尘提供理论依据,对改善施工环境,保护施工人员的生命健康具有一定的指导价值。

关键词：隧道施工数值模拟呼吸性粉尘除尘效果