掘进工作面通风布置对粉尘分布规律的影响

针对深部通风面临的粉尘污染问题,结合气固两相流理论,采用长压短抽-前压后抽式通风方式,建立掘进巷道混合式通风三维模型。以湖南辰州矿业沃溪坑口为研究对象,选取4种通风布置参数即压风口与掘进面之间的距离、抽风口与掘进面之间的距离、抽压风量比、风筒高度,每种参数设置3种模拟方案,利用Fluent软件对不同方案下巷道内的粉尘浓度进行模拟研究,通过分析比较不同布置参数下的排尘效果,得出该混合式通风布置参数的最优值。研究结果表明:当压风口与掘进面之间的距离压L=10.0 m,抽风口与掘进面之间的距离抽L=35.0 m,抽压比K=1.5,双风筒高度H=1.5 m时,通风排尘效果最理想。     

全断面高效快速掘进工作面粉尘分布规律数值模拟

为优化全断面高效快速掘进工作面局部通风布置,改善通风除尘效果,以神华煤炭集团大柳塔煤矿52502工作面为研究背景,利用GAMBIT软件建立工作面几何模型,基于标准k-ε紊流模型和离散相DPM模型,运用FLUENT软件对长压短抽方式下的工作面粉尘分布规律进行数值模拟。结果表明:粉尘总体沿巷道回风侧分布,粉尘集中带为距工作面端头15 m范围内和巷道回风侧中下部;大断面下压入式通风有效射程为15~16 m;当前抽出式风筒左侧吸风口处于压入式风筒有效射程内,影响除尘效果;延伸抽出风筒出口位置至工作面掘进机处,能有效改善除尘效果。模拟结果对改进快速掘进工作面通风除尘系统具有重要指导意义。     

通风条件影响长压短抽掘进面粉尘扩散的仿真实验

为了提高长压短抽掘进面通风除尘效果,通过仿真实验确定通风条件影响风流场运移及粉尘扩散的规律。研究结果表明:风流场运移规律为压风口与迎头距离、压抽比越大,抽风口与迎头距离、压风量越小,越利于形成风速方向均指向掘进面迎头的控尘风流场,形成控尘风流场的压风口与迎头最小距离为25 m。粉尘扩散规律为随着测点与迎头距离的增大,粉尘质量浓度整体呈现减小或波动性减小趋势;抽风口与迎头距离越小,迎头粉尘扩散能力越小;随着压风口与迎头距离增大、压抽比减小,迎头粉尘扩散能力逐渐减小并趋于稳定,压抽比为0.75时距迎头5~39 m的有人作业区域全尘、呼尘平均降尘率已增至95.56%和94.31%;随着压风量增大,迎头粉尘扩散能力先减小后增大,其中压风量为250 m3/min时扩散能力最小。     

综掘工作面粉尘运移的数值模拟及压风分流降尘方式研究

针对综掘工作面产生尘量高,煤尘浓度大,降尘效率低的现状,结合流体力学、气固两相流理论和射流理论等相关理论,采用FLUENT模拟技术,研究"长压短抽"式除尘通风时掘进巷道中粉尘运移和分布规律,对比分析了压入风量、抽吸比及抽、压风筒口位置等通风参数对粉尘浓度及分布范围的影响,提出了压风分流通风方式,并对其降尘效果进行了模拟分析.     

多向涡流风幕阻隔粉尘弥散的模拟实验

针对掘进面迎头粉尘弥散难以控制的难题,设计新型多向涡流风幕发生装置,并基于自行设计的模拟实验平台得出多向涡流风幕风流运移及阻隔粉尘弥散规律。研究结果表明:风流运移规律为多向涡流风幕与迎头距离L_c越大,压抽比Y、压风量Q_f及轴径比Z越小,越利于形成风流均指向迎头运移的阻尘风流场。阻隔粉尘弥散规律为粉尘质量浓度基本随巷道断面与迎头距离的增大而减小或波动减小;随着L_c的增大,阻隔粉尘弥散能力先减小后增大;Y、Z越小,Q_f越大,越利于阻隔粉尘弥散。通风参数变至一定值后,形成阻尘风流场的均匀程度及阻隔粉尘弥散能力基本稳定,并确定了实验掘进面较优通风参数为:L_c=20 m,Y=5:4,Q_f=300 m~3/min,Z=1:9;该参数时全尘、呼吸性粉尘的降尘率平均值分别为95.85%和94.32%。     

单机变换喷射器辅助通风数值模拟

为解决爆破后产生的大量有害气体对巷道的污染问题,提出喷射器辅助单机变换通风方式。即正常情况下采用压入式通风,爆破时变压入式为抽出式并用喷射器辅助通风,形成喷射器压入、风机抽出的混合式通风方式,使污浊气体由风筒排出。利用流体软件模拟50和100 m炮掘巷道通风情况,结果表明：喷射器辅助单机变换通风分别在40和50 s排出炮烟,与压入式通风相比,该方法排烟时间短,炮烟污染巷道轻,对于长距离巷道,效果更加明显。喷射器辅助单机变换通风方式对炮掘巷道是可行的。该研究为解决爆破后通风提供了理论依据。     

独头掘进巷道排柴油机尾气通风参数的数值模拟优化研究

为了分析地下无轨独头掘进巷道内柴油机尾气的迁移规律,以衢州某地下工程大断面独头掘进巷道为对象。采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法模拟了压入式通风方式以及不同柴油机负荷率情况下,巷道内柴油尾气浓度随风筒出口距掘进面距离和安装高度的关系。获得的结论为:在两种柴油机负荷率下,压入式的风筒距工作面的距离为13~15 m,距地面3 m时,排柴油机尾气效果最好;固定风筒距地面高度3 m,随着风筒距工作面的距离增加,在独头掘进巷道内柴油机尾气平均质量浓度先减少后增加。     

长距离通风风库中转有效性及数值模拟

为解决长距离独头掘进面粉尘、有害气体污染等问题,对局部通风风库中转有效性进行研究.给出隔离污风条件下风库中转条件,包括上、下两级风机工作风量关系式、风库容量与上级风筒压出风量、下级风机吸入风量关系式,确保新风供应充足,同时避免污风循环.确定双压式通风为有效供风方式,节约成本便于施工.对不同上级风筒出口风量进行模拟.研究结果表明:目前出口风量较小,存在严重污风循环,风库中转失效.经调整后出口风量有所增加,中转效果有所提高,但仍存在污风中转.出口风量继续增大时风库会有效中转,起到缓冲新风作用.当出口风量达到最大时风库内新风外溢,有效避免上级柔性风筒吸瘪及污风循环.     

油型气涌出矿井局部通风排瓦斯优化

为了对油型气涌出条件下掘进巷道局部通风参数进行优化,解决油型气涌出造成的掘进巷道局部瓦斯超限问题,采用仿真软件ANSYS对掘进巷道压入式通风进行数值模拟,运用压入式通风掘进工作面风流流场结构特点,对油型气涌出条件下掘进巷道中CH4浓度分布进行研究,分析了风筒进风速度分别为8,10,12 m/s以及风筒直径分别为0.6,0.8,1 m时,油型气主要成分CH4在巷道中的扩散规律。研究表明,当风筒风速由8 m/s增加到12 m/s,风筒直径由0.6 m增加为1 m时,油型气与巷道内风流混合更加充分,高浓度CH4区域更小,工作面回风瓦斯浓度在0.5%左右,符合《煤矿安全规程》规定。由此可见,掘进巷道有油型气涌出时,根据工作面实际情况适当的增加风速,增大风筒直径可以有效地排出底板油型气,有效预防局部瓦斯超限,改善掘进工作面作业环境。     

多径向涡形风控制岩巷综掘面粉尘污染分析

针对岩巷综掘面粉尘质量浓度高且难以控制的难题,利用数值模拟与现场测试相结合的手段分析了多径向涡形风控制岩巷综掘面粉尘污染规律.结果表明:多径向涡形风应用后,压风量、压抽比越小,越利于形成轴向指向迎头流动且风速均匀的控尘风幕;压风量越大,压抽比越小,50mg/m3以上粉尘扩散距离越小,并得出了随压风量、压抽比变化的函数关系;压抽比为0.75时,形成的控尘风幕较优,高质量浓度粉尘扩散距离为3.4m,掘进机司机处粉尘质量浓度为19.6mg/m3,且易于现场应用.现场测试与数值模拟结果基本一致,应用多径向涡形风且压抽比为0.75时,距迎头5.5m断面测点的粉尘质量浓度已降至18.9mg/m3以内.     

基于煤巷掘进粉尘分布的干式除尘布局优化

随着煤巷机械化掘进程度的不断提高,煤巷中粉尘浓度也不断攀升,高浓度的粉尘一方面会影响井下工作人员的身心健康,另一方面也增加了粉尘爆炸的可能性。干式除尘器由于具有除尘效率高、零耗水、无污染的优点而被广泛应用在煤矿掘进中。本文采用数值模拟的方式,研究了干式除尘器作用下巷道内的风流结构,并研究了除尘风筒和局部通风机风筒相对位置对除尘效率的影响,以及除尘风筒到掘进头的距离对除尘效率的影响。研究结果表明：除尘风筒的布置应与局部通风机风筒尽量的远离,当除尘风筒距离掘进头4~5 m时,除尘效果会比较好。研究可以有效的指导干式除尘器在巷道掘进中的布置,为改善巷道内掘进环境做出贡献。     

皮带运输巷道粉尘质量浓度分布规律的数值模拟

为了掌握皮带运输巷道粉尘质量浓度的分布规律,获取通风除尘设计的合理参数,以西石门铁矿提升车间系统40#皮带运输平巷为研究背景,依据气固两相流理论,运用计算流体力学的离散相模型对皮带运输巷道粉尘质量浓度进行数值模拟,并与现场实测的粉尘质量浓度分布情况进行对比分析,模拟结果与实测数据基本吻合.研究表明,运用欧拉--拉格朗日法对皮带运输巷道粉尘质量浓度分布规律进行模拟是可行的.在通风除尘设计中,当巷道风速为3 m.s-1时,排尘效果最好,粉尘质量浓度整体保持在3 mg.m-3以下;皮带运输速度为2.5 m.s-1时粉尘质量浓度较低;定期进行壁面洒水也能在一定程度上实现降尘目标.     

轴流旋风分离器特性的数值模拟

为了研究轴流旋风分离器的性能,主要分析2.5~6m/s风速下叶片间距、旋转角度及排尘间隙对旋风分离器阻力和切向速度的影响.结果表明:旋风分离器的阻力随风速的增大而增大;叶片旋转角度对旋风阻力影响不大,但旋转角度的增加可增大最大切向速度;叶片间距变化对阻力和切向速度的影响很大,在6m/s风速下,叶片间距12mm较16mm时阻力增加31.1%,切向速度增大11%;排尘间隙变大可明显增大阻力,对切向速度影响较小.叶片间距为16mm,叶片旋转圆周角为90°,排尘间隙为7.15mm的旋风分离器对A4粗灰的分离效率可达85%以上.本研究结果为轴流旋风分离器几何参数设计提供了依据.     

石棉筛分车间粉尘质量浓度分布规律的数值模拟

为了掌握石棉选矿厂筛分车间内部粉尘随时间和空间运移的规律,获取通风除尘优化的参数,以茫崖石棉矿第一选矿厂筛分车间为研究背景,依据气固两相流理论,采用计算机流体力学的离散相(DPM)模型对筛分车间粉尘浓度分布规律数值模拟,并与现场粉尘浓度实测数据比较分析,模拟结果和实测数据相吻合.研究结果表明:筛分设备附近粉尘浓度较高,以筛分设备为中心随着距离增加粉尘浓度降低;捕集边界下粉尘浓度比反弹边界较低,粉尘捕集效果更好;筛分车间进风风速控制在0.6m/s左右时,粉尘沉降效果较好;安装抽风集尘罩后,主抽风管风速为14 m/s时,平均控尘效率达到90%,石棉纤维浓度控制在2.52f/mL以下.     

矿井掘进工作面粉尘对机器噪声衰减的影响

掘进工作面悬浮粉尘颗粒改变巷道空气的粘滞特性,同时产生声波散射而影响机器噪声的传播与衰减,简要介绍了粉尘空气介质的声波衰减机理,基于掘进工作面及近巷道粉尘分布特性,分析了悬浮粉尘空气介质的粘滞特性对声衰减的贡献,研究了悬浮粉尘颗粒的声波散射作用及粉尘颗粒粒径、浓度等对声散射衰减的影响,研究表明:巷道中扩散声衰减与介质粘滞声吸收衰减两者在衰减量级上相当,而声散射衰减相对很小甚至可以忽略不计;粉尘浓度是影响粘滞声吸收的主要因素,而粉尘颗粒粒径、粉尘浓度等对声散射衰减有一定影响.     

低瓦斯矿井采煤工作面受控循环通风

受控循环通风是一种新型的通风方式,在不提高矿井总的新鲜风量的同时,就能提高工作面的有效风量.而采矿工作者担心的是随着循环风流的产生,各种有毒有害气体是否会增加甚至超过安全限度.本文通过理论推导和计算机模拟证实,采煤工作面受控循环通风中回风风流中瓦斯及矿尘的浓度是不变化的,工作面瓦斯及矿尘在适当的条件下还会降低.     

公路隧道竖井纵向式通风探讨

介绍了公路隧道竖井通风方式的分类和特点，探讨了竖井纵向式通风形式的机理，指出对于双向交通隧道宜采用合流型集中排风式；对于单向交通隧道应采用分流型集中排风式或送排式，对于特长隧道，可以采用数个竖井的送排式通风。