基于FLUENT的综掘面尘源流场数值模拟

针对目前井下巷道内的粉尘防治难的情况,本着从尘源治理的思路,对综掘工作面的尘源流场分布规律应用流体力学Fluent软件进行数值模拟,模拟后得到尘源粉尘的运移特征,以及分布规律。为从尘源出发解决粉尘提供理论依据。     

巷道爆破有毒有害气体及粉尘扩散规律探究

为探索巷道爆破有毒有害气体及粉尘的扩散规律,基于气固两相流理论,采用FLUNET 仿真软件离散颗粒模型与多组分输运模型相结合,研究掘进巷道内爆破粉尘及有毒有害气体的扩散规律及变量场分布特征,包含温度场、速度场、有毒有害气体浓度及粉尘浓度的时变规律。结果表明:巷道爆破后有毒有害气体主要集中在巷道顶部,同时在巷道某个中间位置达到极值。大粒径的粉尘很难被气流或涡流带至远处,大部分细微粉尘在爆破后2～6 s内都位于坑道0～40 m处的上部区域。     

压入式通风掘进巷道粉尘悬浮运移规律研究北大核心

为改善煤矿掘进工作面产尘量高、煤尘浓度大、作业环境恶劣等问题,根据气固两相流理论,基于Fluent数值仿真软件,建立掘进巷道几何模型,并选用标准k-epsilon湍流模型以及离散相模型(DPM),对压入式通风掘进巷道在不同风筒出风口风速及风筒位置下的空气流场和粉尘悬浮运移规律进行数值模拟研究。结果表明:随着风速的增大,风流速度主要集中于压风筒下侧及其对角处,并在x=3 m处逐渐形成涡流区域;粉尘悬浮时间减短,巷帮及巷道顶底板捕捉粉尘量增大,巷道出口排尘速率及排尘量增大;随着风筒与工作面距离增大,粉尘扩散严重,悬浮时间增长,轨迹紊乱程度增加,巷道出口排尘量减小,影响了通风除尘效率。     

综掘面尘源点位置对粉尘分布规律的研究

针对综掘面高浓度粉尘治理的难题,以玉华矿为背景,研究综掘面尘源点位置对粉尘分布规律的影响,根据综掘面设备布置情况建立了几何模型,通过Fluent软件对风流场及粉尘场进行了模拟分析,得出风流场的分布规律以及掘进机在截割迎头面不同位置时粉尘浓度的变化规律。     

梅山铁矿采场爆破粉尘运移规律数值模拟研究

为探究巷道型采场爆破粉尘排出采场的运移规律,以梅山铁矿-330m水平某巷道型采场为基础,采用数值模拟方法研究爆破粉尘在采场中的运移规律。研究结果表明:采场风速在竖直断面上的分布呈现"两侧高、中间低、进风大于出风,迎头附近几乎无风"的规律。爆破后600s内,粉尘浓度迅速下降。爆破粉尘在水平方向上的扩散明显受风流场影响,采场上部的粉尘扩散速度大于下部的粉尘,下部风流不畅,采场底部的粉尘浓度长时间高于上部粉尘浓度,有时会出现靠近迎头的一隅直至排尘结束仍存在小团粉尘无法排出的情况。由此提出联通巷风速为2m/s、3m/s时最有利于爆破粉尘的排出,增加附壁风筒可避免粉尘在迎头处沉积。     

接尘工人个体周围流场与粉尘分布特征研究

为了发掘接尘工人的粉尘暴露特征,建立了人体及其周围巷道的三维物理模型,利用CFD-DPM方法,研究了接尘工人周围粉尘与气流的扩散过程。通过分析人体周围及其呼吸半球区内气相场、粉尘场、全尘和呼吸性粉尘的浓度变化等,得到了粉尘在人体周围的分布特征：吸气、呼气过程对人体周围流场影响相对较小,粉尘在巷道中的分布较为规律,主要表现为不同粒径的粉尘分层;人体呼吸半球区内的粉尘主要为粒径较小的呼吸性粉尘;相关模拟结果与现场监测的全尘浓度较为相近;在周期性呼吸作用下,与呼气过程相比,吸气过程时呼吸半球区内全尘和呼吸性粉尘的浓度均较高。所得结果为制定个体呼吸防护方案提供了理论指导。     

巷道型采场粉尘分布规律的实验研究

本文从大量的实验数据中得出了几种不同风速下粉尘在巷道型采场中的分布规律,分析了形成这些规律的原因,为矿业开采中的防尘、治尘提供了科学依据。     

压入式掘进巷道风流粉尘运移规律及最佳压风量研究

掌握巷道内风流场局部特征和粉尘运移规律是解决巷道粉尘严重污染问题的理论前提。本文运用数值模拟与现场实测相结合的方法,利用FLUENT数值模拟软件对掘进巷道单压入式通风条件下的风流流场分布及粉尘运移规律进行了研究,并通过改变压风量得到了通风控尘效果最佳压风量;最后,通过现场实测验证了模拟结果的准确性。结果表明：掘进巷道在单压入式通风条件下,风流场可分为射流区、涡流区、回流区3个区域,其中风流速度变化在流场中主要呈现为射流区风速衰减较快,涡流区风速较小,回流区风速衰减较慢;粉尘运移过程中受风流影响较大,回流侧的粉尘质量浓度高于风筒侧,质量浓度超过350 mg/m³的粉尘主要集中在掘进机前方、涡流区域及回流侧;提高风筒压风量在一定程度上可以提高通风控尘的效果,但压风量过大会造成巷道内二次扬尘,当压风量为1 400 m³/min时,控尘效果最佳。     

基于ANSYS的巷道粉尘飞扬数值模拟研究

通过采用Ansys对采用gambit建立的巷道模型的分析, 得出模拟巷道沉积粉尘在0.25m/s、1m/s、2m/s、3m/s和4 m/s风速条件粉尘的浓度分布情况和运动规律.结果表明,尘源的性质和流经巷道的风速是影响粉尘运动的主要因素. 提出合理有效防止巷道沉积粉尘飞扬措施.     

长压短抽通风方式下粉尘分布规律及综合降尘技术

为了解决辛置煤矿10-428巷道掘进过程中粉尘浓度过高的问题,通过研究本工作面在长压短抽式通风系统下的粉尘分布规律,提出了应用内抽外压集尘器、湿式全断面捕尘帘捕尘技术及转载点喷雾降尘的综合降尘措施。在采取了合理的综合降尘措施后,综掘巷道内的平均粉尘浓度降至64mg/m3,除尘效果明显,可以满足正常安全掘进此巷道。     

锚喷支护巷道喷浆作业粉尘分布规律的数值模拟

为了解决锚喷支护巷道喷浆作业中粉尘浓度高的问题,寻求有效的粉尘控制方法,改善作业环境,通过锚喷巷道粉尘浓度的现场测定,运用气固两相流理论和计算流体力学方法建立了锚喷巷道粉尘运动规律的三维数学模型,并采用Fluent软件进行数值模拟,得出了粉尘在巷道中的运动规律和浓度分布情况,模拟结果与实测数据基本一致。研究结果表明,喷浆作业粉尘浓度分布均在下风向有一个最大值,峰值的位置与距离尘源的位置有关。     

大断面综掘岩巷控尘工艺的试验研究

控尘工艺是掘进工作面采用通风除尘进行粉尘治理的瓶颈技术。在掘进巷道控尘实验平台上,使用EBH450掘进机真实截割,对4种控尘工艺进行了试验研究。通过测量4种控尘工艺下巷道内的风流分布及粉尘浓度分布,分析了掘进设备对巷道风流的影响,得出分风量为40%的压风分风控尘效果最佳,司机处的粉尘浓度约为22 mg/m~3。     

掘进巷道粉尘运移扩散规律研究进展

掘进巷道是井下主要的产尘点之一,在掘进面处粉尘的浓度常常远远高于国家标准,对矿山掘进巷道内粉尘运移规律的相关研究现状进行了分析,系统总结了掘进巷道不同通风方式下(压入式、抽出式和混合式通风)粉尘的运移扩散规律以及通风参数对排尘效果的影响;总结了不同通风方式下粉尘浓度的运移规律,不同通风方式下排尘的最佳通风参数;对未来的掘进巷道内粉尘扩散污染研究提出了展望,以期为矿山粉尘防治工作提供理论和技术支持。     

掘进巷道湿喷施工过程粉尘弥散规律研究

为了研究长压短抽通风条件下湿喷施工作业产尘在掘进巷道空间内的弥散规律,应用Fluent软件中的离散相模型,对湿喷中的初喷施工产尘、复喷施工与凿岩机破岩同时作业时产尘进行数值模拟,得到了粉尘在巷道中的弥散规律。研究结果表明:压风侧初喷作业粉尘质量浓度高于抽风侧初喷作业粉尘质量浓度,且掘进巷道端头附近尤为明显;压风侧或抽风侧复喷施工与凿岩机破岩同时作业时,粉尘质量浓度变化规律均为沿程先降低,后因复喷作业而升高,然后再降低。根据粉尘弥散规律,提出了相应的防尘建议,以减轻粉尘对施工作业人员的危害。     

旋扩弥漫式粉尘发生装置

由于已有粉尘发生装置不能满足实验室粉尘运移规律、分布规律、沉降规律以及风幕控尘效果等研究的需要,设计了一种螺旋送尘旋转发尘的旋扩弥漫式粉尘发生装置。发生装置将粉尘出口方向设计成30°、60°、90°角,增大了粉尘发生装置的发尘范围,弥补了单一方向发尘的粉尘发生装置;均匀排列在旋转发尘器四周4个粉尘扩散叶片为粉尘运动提供动力,增加粉尘在空间运动的时间。试验结果表明:采用4种粉尘进行发尘试验,旋扩弥漫式粉尘发生装置能够满足实验室粉尘运移规律、分布规律、沉降规律以及风幕控尘效果等研究的需要,为实验室模拟粉尘环境试验研究提供粉尘源。     

综掘工作面粉尘运移规律的实测研究

通过对山西某矿的掘进巷道进行现场实测,得出了该巷道全尘及呼吸性粉尘的运移规律。研究显示,掘进工作面处粉尘浓度最大,向后依次减小。其中呼吸性粉尘占全尘的80%左右。建议采用喷雾、泡沫除尘、抑尘剂抑尘等各项措施。     

综掘面尘源动态变化下粉尘场优化的风流调控研究

针对综掘面风流状态不能实时动态变化及粉尘源位置不断移动导致巷道粉尘聚集严重等问题,设计了风流调控下粉尘场模拟的正交试验方案,采用FLUENT软件模拟分析了尘源动态变化下风流调控参数对粉尘浓度分布影响规律,并运用极差分析法分析了风筒出风口口径、水平偏转角度、垂直偏转角度三个影响因素的显著性,确定了粉尘场优化分布的风流调控方案。对柠条塔矿S1212胶运巷道出风口距迎头5m和10m时的风流调控进行实际测试得出：回风侧行人呼吸带高度平均粉尘浓度分别降低33.4%和34.3%,掘进司机处粉尘浓度分别降低45.3%和40.4%,结果表明,根据实际需求建立出风口风流调控方案,对出风口风流状态进行调控可以优化粉尘场分布,降低粉尘浓度,改善通风环境。     

采场周围三维应力分布初步研究

采场周围三维应力分布的研究,是开采设计、巷道布置及支护设计的基础。采区巷道的变形和破坏特征,回采工作面顶板的冒落率,台阶下沉,顶板挠曲下沉特征以及老顶周期来压特征均与采场围岩应力分布有关。本文在三维有限元应力计算实例分析的基础上,对采场周围应力分布的一般规律作简要归纳。     

掘锚一体化工作面粉尘污染分布规律分析及防尘装备探讨

快掘工作面属于独头巷道,通风回路不完整,风流分布不均。由于其掘进速度快、开采强度大导致粉尘污染严重。通过详细分析曹家滩煤矿122107快掘工作面截煤工序,总结出了快掘工作面尘源点分布以及粉尘污染原因。利用现场实测以及数值模拟相结合的方法,研究了快掘工作面粉尘的运移分布规律,并根据粉尘浓度分布的实验结果,设计了一种新型的高效阻尘降尘装置,从而实现快掘工作面粉尘高效治理。     

掘进巷道流场结构及粉尘沉降规律相似模拟研究

为研究掘进巷道流场结构对粉尘运移规律的影响机制,基于气固两相流理论和相似原理构建了掘进巷道压入式通风的相似实验模型,利用FLUENT数值模拟软件和掘进巷道相似模拟实验平台开展了风流场及粉尘运移的数值模拟和实验研究,分析了压入式通风条件下的流场特征对粉尘运移和沉降的影响规律。研究结果表明:相似模拟实验在满足相似准则的情况下得出模型巷道的平均风速为0.66～2.62 m/s;粉尘自工作面脱离后随风流向巷道后方运移,大部分粉尘在综掘机后方发生扩散,部分细颗粒粉尘被综掘机附近的涡流结构捕获;在距掘进工作面端头3～5 m内发生大颗粒粉尘沉降和堆积,随与工作面端头距离的增加沉降粉尘颗粒粒径逐渐变小且分布更加均匀。