掘进工作面不同通风方式的粉尘运移规律研究

为了解决掘进工作面粉尘污染严重的问题,运用COMSOL软件对某矿1019掘进工作面进行了几何模型构建,并基于k-ε湍流模型和流体流动颗粒跟踪模型,计算了在压入式和长压短抽通风方式下的速度切面、风流流线分布以及粉尘粒子的运移轨迹,分析了两种通风方式对粉尘粒子运移的影响,并研究了掘进工作面在两种通风方式下的粉尘运移规律。结果表明:压入式通风方式下,由压风筒将新鲜空气压入巷道内,迫使掘进工作面的粉尘随风流排出巷道,导致掘进机前方区域风流曲线非常密集形成多处涡流导致粉尘粒子在涡流处聚集,同时部分粉尘粒子沉淀在巷道底部,还有部分粉尘粒子沿右侧巷道壁面向后方移动,其控尘效果较差;长压短抽通风方式下,两风筒前方区域速度较大,且压风筒和抽风筒之间风流流线密集;压风筒吹出气流裹挟粉尘粒子移动,同时利用抽风筒的抽吸作用将粉尘粒子吸入排出巷道,与压入式通风方式相比长压短抽的降尘效果更好。     

金属矿山掘进巷道长压短抽通风系统优化

为减少掘进巷道的粉尘危害,针对传统长压短抽通风方式存在通风效果不理想的问题,以金属矿掘进工作面为研究对象,通过改变风筒数量及布置位置,采用Fluent软件对掘进巷道传统长压短抽通风系统进行优化。数值模拟结果表明,将压风筒布置在巷道顶部,2个抽风筒分别布置在巷道两侧,与传统的长压短抽通风方式相比,当巷道两侧抽风筒布置在2. 5 m高度位置时,其巷道内粉尘浓度最低。结果可为金属矿掘进巷道粉尘治理提供依据,为掘进过程中局部通风系统提供理论指导和技术支持,对保障矿山安全生产具有重要意义。     

长压短抽式通风掘进面粉尘浓度分布规律数值模拟研究

为了有效降低掘进工作面粉尘浓度,根据掘进工作面压入式通风流场的分布特点,基于气固两相流和射流理论,利用Fluent自带的Gambit前处理软件建立了与现场实际相符的长压短抽式通风掘进工作面数值仿真模型,采用离散相模型(DPM),对压风口位置、压抽风量一定而吸风口位置不同处的工作面粉尘浓度分布规律进行了数值模拟研究。结果表明:在压风口位置、压抽风量一定的情况下,吸风口位于掘进工作面1m处,即在形成涡流区前的粉尘能够在抽放负压的作用下最大限度地被吸风风流排出,减少了涡流区受压风口风流卷吸作用而被重新压入工作面的粉尘量,保证了掘进工作面的风流质量。     

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。     

煤巷掘进过程中粉尘浓度分布规律的数值模拟

为了掌握粉尘的分布规律，根据气固两相流理论，针对矿井掘进工作面的特点，采用计算流体力学的离散相模型（DPM）对压入式通风掘进巷道中粉尘浓度进行了数值模拟.由此总结出压入式通风掘进巷道中全尘和呼吸性粉尘浓度都是在工作面附近区域较大，然后沿程逐渐减小，并比较发现，抽出式通风的除尘效果要好于压入式通风.     

四台矿20207综掘工作面综合防尘技术应用研究

为解决四台矿巷道掘进时粉尘浓度严重超标的问题,通过数值模拟及理论分析等方法,对掘进工作面内粉尘的运移规律进行分析,研究采用抽、压组合式通风除尘系统、湿式全断面捕尘帘喷雾系统等综合防尘技术。结果表明,与原有的单一压入式通风方式相比,掘进工作面粉尘浓度降低率达到53.8%,取得了显著的降尘效果。     

掘进巷道中长压短抽条件下附壁风筒的实验研究

为了解决掘进巷道中粉尘浓度的污染问题,采用了附壁风筒配合长压短抽的通风方式,利用相似实验方法构建实验模型,对掘进工作面的流场和粉尘场的空间分布规律进行了研究。结果表明:附壁风筒配合长压短抽的通风方式,能够在巷道端头形成一种有效防治粉尘扩散、旋转前进的屏蔽流场,而压抽比与抽风风筒位置则是影响附壁风筒流场屏蔽效果的关键。在相似实验条件下,确定了在压抽比1.2,抽风风筒位置距掘进面1.3 m、高度1.2 m、巷道中心位置时,能够将粉尘有效控制在距掘进端头2 m的范围内。     

综掘巷道大风量双压风筒下长压短抽除尘效果的模拟研究

煤矿井下大风量双压风筒综掘巷道具有产尘强度大、粉尘分散度高、巷道风速大等特点,严重威胁作业人员身心健康和矿井安全生产。为降低大风量综掘巷道粉尘浓度,基于CFD数值模拟软件建立了双压风筒综掘巷道物理结构,采用DPM模型,重点研究了单抽双压式通风下抽风筒入风口与巷道迎头之间的距离对掘进工作面粉尘运移规律的影响,分析了大风量双压风筒下长压短抽通风方式对司机位置作业环境的影响。结果表明：保持双压风筒出口距巷道迎头为4、5 m,压入风量为1 200 m³/min条件下,当抽风筒入口与巷道迎头之间的距离为8 m时,司机位置粉尘浓度为30～90 mg/m³,作业环境最佳。     

长压短抽通风系统在岩巷掘进中的应用研究

针对传统压入式通风方式由于涡旋效应导致通风效果不理想的问题,以挖金弯煤业岩巷掘进工作面为研究对象,将长压短抽通风系统应用于岩巷掘进巷道,并利用Fluent软件建立长压短抽通风模型,对通风系统参数进行优化。通过对现场实测数据的观测与分析表明,粉尘浓度较未采用负压风筒时产生了明显的下降,应用效果良好。     

高瓦斯矿井掘进工作面快速除尘系统的应用

针对高瓦斯掘进工作面粉尘浓度较高的问题,提出了长压短抽式混合通风与密闭湿式除尘装置相结合同步作业的快速除尘系统,分析了影响通风系统布置的关键参数,建立了密闭湿式喷雾除尘系统。通过对比该系统使用前、后的粉尘浓度,表明该系统有效控制了掘进巷道的粉尘污染。     

混合式局部通风独头巷道热环境数值模拟研究

基于k—ε湍流模型,运用Airpak2.1软件模拟了周源山煤矿一混合式局部通风独头巷道的风流流场、流线、温度场、PMV—PPD、平均空气龄分布,研究结果表明,在大断面巷道面积S=12 m2,抽压风筒口距工作面距离L抽=16 m,L压=8 m,抽压风量比为2∶1的前压后抽混合式通风条件下,风筒布置和抽压风量配比合理,工作面风速0.15≤v≤4.0 m/s,温度t≤26℃;采用热舒适指标PMV—PPD和空气质量指标空气龄对热环境进行数值预测与评价,评价结果与现场调研有较好的一致性。     

综掘面粉尘场数值模拟及除尘系统研制与实践

为了解决矿井综掘工作面高浓度粉尘问题,结合矿井综掘工作面产尘特点,在对综掘工作面通风系统进行流场分析后,利用FLUENT软件,对综掘工作面粉尘场进行数值模拟,并分析了粉尘浓度分布规律,依据湿式振旋除尘原理,设计了综掘工作面附壁风筒封闭式除尘系统,并在枣庄矿业集团高庄煤矿3上1101轨道巷综掘工作面进行了现场应用。结果表明,矿井综掘工作面的全尘和呼尘的平均降尘率为93.0%和92.3%,取得了理想的降尘效果。     

全岩机掘面压风空气幕封闭除尘系统的研究与应用

分析了掘进工作面压风空气幕的形成机制,并采用k-ε双方程模型建立了单相风流流动的数学模型,基于同位网格的SIMPLE算法,利用FLUENT软件对全岩机掘面压风口距掘进头不同长度时形成空气幕的状况进行了数值模拟,结果显示,随着压风口距掘进头长度的增大,压风形成覆盖巷道整个断面空气幕的能力不断增强,压风口距掘进头30 m时,在距掘进头约8.7 m的位置即可形成1.62 Pa的空气幕,是形成压风空气幕的最佳距离。设计了压风空气幕封闭除尘系统,在唐口煤矿南部回风大巷全岩机掘面试验了该系统压风口距掘进头分别为10,20,30和35 m时的除尘效果,数据表明,应用4种方式后,现场的粉尘浓度均有了明显降低,尤其压风口距掘进头30 m时,效果最为明显,全尘和呼尘的降尘率分别高达95.1%和96.1%,这与数值模拟结果一致。     

高海拔掘进巷道混合式通风参数优化

针对高海拔低压低氧的工作环境下混合式通风系统参数优化,以西藏某铜矿为研究背景,使用FLUENT数值模拟掘进巷道内粉尘浓度在不同通风环境下变化规律,通过改变混合式通风的压风量、风筒位置和抽压风量比等通风参数进行对比实验,总结通风参数对粉尘运移的影响规律,进而对通风参数进行优化处理。模拟结果为当压风量为150m~3/min,压、抽风筒出风口分别与掘进面距离为14m、2m,抽压风量比为0.9时,粉尘质量浓度大幅度降低。通过现场实验验证数值模拟结果与实际状况大致相符。     

综掘工作面压风分流控除尘技术研究与应用

为解决综掘工作面粉尘污染问题,掌握工作面长压通风分流控尘与短抽除尘参数最佳匹配关系,实现最大程度降低工作面粉尘浓度。本文以王家岭煤矿高产尘综掘工作面为研究背景,通过建立CFD计算模型,对比研究综掘工作面不同轴径向出风比的控尘效果,得到有效控尘参数范围,再结合现场实际应用进行验证分析,以此得到最佳控除尘工艺匹配参数。研究结果表明:在增加附壁风筒控尘后,在掘进机尾部形成沿巷道壁螺旋前进的新鲜风流透明风墙,能够将粉尘控制在工作面前部区域;在轴径向出风比为1∶3时,粉尘被控制在前部4 m范围内较小区域,并能满足掘进工作面最低风速要求,对掘进工作面前部粉尘控制作用明显。通过现场对比应用,当轴径向出风比为1∶3时,控降尘效果最佳,司机位置与掘进机尾5 m的总粉尘和呼吸性粉尘浓度可分别降低到26.1 mg/m3和12.7 mg/m3以内,其中控尘效率达到80%以上,总体控降尘效率达93%以上,降尘效果明显,有效缓解综掘工作面粉尘污染,减少了职业危害。     

综掘工作面通风除尘系统的数值模拟及应用

为了优化综掘工作面的通风除尘方案,以三元煤矿2305掘进工作面为背景,通过应用气固两相流动理论,建立综掘工作面粉尘运移的数学模型和几何模型,利用数值模拟软件,对无除尘设施和有除尘措施下空间粉尘浓度的分布进行数值模拟,得出2种工况下的风流场的分布情况以及粉尘在该风流场作用下的空间分布和运移情况,并指出抽风除尘装置的吸尘罩应放置在掘进机摇臂右侧位置,为相似矿井综掘工作面粉尘治理提供了依据。     

压入式通风掘进工作面粉尘分布规律研究

针对压入式通风掘进工作面风流流场结构特点,把工作面粉尘分布划分为3个区：射流区、回流区及涡流区来进行研究,建立了3个区粉尘浓度计算模型,得出了压入式通风掘进工作面3区粉尘分布不均匀的规律：即回流区、涡流区粉尘浓度较高,分布较均匀;射流区粉尘浓度相对较低,且粉尘浓度沿射程不断变化,离风筒出风口越远,射流断面粉尘平均浓度越高;射流卷吸比对进工作面粉尘分布不均匀性影响较大,射流卷吸比越大,整个工作面粉尘分布越均匀,这些结论为进一步研究掘进工作面通风过程中粉尘的分布,正确评价掘进工作面作业环境和掘进通风效率,提供了新的理论依据。     

快掘工作面粉尘污染规律模拟及防尘技术探讨

通过详细分析当前快掘工作面的防尘现状及长压短抽通风除尘系统应用于快掘工作面存在的问题,在现场调研、现场实测、数值模拟相结合的基础上,得出了快掘工作面粉尘的运移分布规律。根据其规律及当前防尘存在的问题,创新提出了前压后抽除尘方法,并设计了系统图,为快掘工作面粉尘治理提供了新思路。     

长距离掘进巷道爆破粉尘非稳态分布规律

为了指导通风系统和防尘系统的设计,以马堡煤矿152采区轨道下山掘进工作面为背景进行爆破后的CFD模拟研究,并结合实际测量,以获得粉尘扩散规律、粉尘粒径沉降规律和粉尘浓度时间变化规律。模拟结果显示:距离地表垂高为0.5 m处粉尘浓度最高,距地表4 m处粉尘浓度最低。粒径在90~200μm的几乎完全沉降;15μm以下的长时间悬浮;10μm以下的粉尘均匀分布于沿程空间各点。在1~5 min之内,大颗粒迅速沉降;粉尘浓度5 min后开始逐渐减小。距掘进工作面10~20 m范围内粉尘浓度一直保持在较高水平。现场实测得到距工作面20 m和25 m范围内的粉尘浓度分布规律与数值模拟结果基本一致。     

Simulation on dissolute and dust dispersion in comprehensive mechanized heading face with forced-exhaust ventilation

According to the characteristics of comprehensive mechanized heading face, established the mathematical model of single-phase air flow with k-? two equations model, and have established k-?-??-k _p mathematic model to solve two-phase flow of gas and particles in dust space with eulerian-eulerian method and eulerian-lagrangian method. Numerical solution of gas-particle two-phase flow was put forward based on collocated grid SIMPLE algorithm. Moreover, numerical simulation of dust concentration in fully mechanized caving face was carried out by using Fluent software. Finally, when in forced-exhaust ventilation circumstance, drawer type fan drum have less dust absorption, and most of dust spread to the other site; the dust concentration is inversely proportional to the distance from tunneling head, and the dust concentration has already diffused to decrease below 102 mg/m³ at the position of x=12 m. Dust are more focused on relative side(in the range about y from 0 to 2 meter) of roadway space of press-ventilated fan drum, especially between tunneling place and drawer type fan drum; the roadway with road header have a higher dust concentration. These conclusions provide reliable theory basis for the dust prevention in comprehensive mechanized heading face.