抽出式局部通风掘进面热环境数值模拟研究

运用流体力学、传热传质学理论,采用Airpak2.1软件模拟了掘进作业空间风流与围岩的热湿交换过程,得到风流流场、温度场、平均空气龄及PMV—PPD分布。研究结果表明,抽出式局部通风掘进工作面热环境受热负压影响,从风筒口至工作面区域存在风流卷吸有效区、涡流扩散区。结合空气龄和PMV—PPD指标对矿井热环境进行数值预测与评价,其结果与现场调研有较好的一致性。     

掘进巷道混合式通风数值模拟研究

依据气固两相流理论,以某金属矿掘进巷道内前压后抽混合式通风系统为研究对象,运用FLUENT软件对掘进巷道内爆破粉尘在混合式通风流场下的浓度分布进行数值模拟。通过改变混合式通风参数(压、抽风筒口与迎头面之间的距离、压抽风量配比),在不同的通风工况下通风15min后,分析比较巷道内的粉尘浓度分布,从而确定混合式通风最佳的通风参数。研究结果表明,压抽风筒距离迎头面太近或太远都不利于通风排尘,对于该矿巷道,当压风筒出风口与迎头之距L压=8~10m,抽风筒吸风口与迎头之距L抽=30~35m,压抽风量配比为1∶1.3时,通风除尘效果较好。     

压入式局部通风掘进巷道内热环境数值模拟研究

采用三维k-ε紊流模型,利用Fluent软件模拟了2种风筒送风方式下,压入式局部通风掘进工作面风流与巷道围岩的热交换过程,得到了掘进巷道内速度场、温度场以及人体热舒适指标(PMV～PPD)分布图.计算结果表明,边长为0.7m的风筒、风速6m/s和空气温度20℃的送风方式,较其它送风方式能为矿工提供更好的热舒适工作环境;在掘进巷道同一截面不同高度的温差小于3℃;在掘进巷道内人体活动区域预测平均投票数平均值低于0.5,预测不满意百分数平均值小于20%,靠近掘进巷道侧风速较大,人体有吹风感.在满足人体热舒适的条件下,采用较大直径送风筒和相对较低的送风速度的送风方式有利于气流组织对有害物质的稀释和排出.     

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。     

古书院矿掘进工作面混合式通风除尘技术的试验研究

介绍了湿式旋流除尘器在掘进工作面混合式通风方式下的除尘技术,以及压入风量与抽出风量、压入风筒口与抽出风筒口距迎头的距离等参数配比试验,分析得出较合理的抽、压风筒口位置和风量。在古书院矿92211掘进工作面的试验结果表明:长压短抽通风除尘能达到较好的除尘效果。     

古书院矿掘进工作面混合式通反除尘技术的试验研究

介绍了湿式旋流除尘器在掘进工作面混合式通风方式下的除尘技术，以及压入风量与抽出风量、压入风筒口与抽出风筒口距迎头的距离等参数配比试验，分析得出较合理的抽、压风筒口位置和风量。在古书院矿92211掘进工作面的试验结果表明：长压短抽通风除尘能达到较好的除尘效果。     

综掘工作面降尘效率影响因素试验研究

针对煤矿开采过程中综掘工作面产生大量粉尘的问题,在实验室建立了基于旋流通风的综掘工作面通风系统,并研究了旋流通风系统中压、抽风筒风口位置和压抽比等关键影响因素对综掘工作面降尘效率的影响.研究结果表明:综掘工作面旋流通风系统可在掘进机司机前方形成基本封闭整个巷道断面的旋流气幕,能有效防止粉尘向其他区域扩散.压抽比一定时,适当地按比例增加压入风量和抽出风量有利于改善旋流通风系统的降尘效果.对于断面积12 m2左右的巷道,合理的压、抽风筒风口至掘进工作面距离分别为17 m、2 m;合理的压抽比为0.9 ～1.2.     

掘进混合式通风合理抽压风筒口位置的探讨

对混合式通风的前抽后压和前压后抽两种布置方法进行模拟实验,采用的发尘浓度分别为510mg/m3和230mg/m3,调节抽压风筒口至工作面的距离,对工作区和巷道的粉尘浓度进行测定。根据粉尘浓度的变化规律,同时结合风流状态,分析得出较合理的抽、压风筒口位置,并求出与巷道断面积的关系。     

巷道掘进混合式通风参数及除尘效果考察

混合式通风兼有压入式和抽出式的优点。巷道掘进采用混合式通风系统,对减轻炮烟污染,消除粉尘危害,改善掘进作业环境,保障工人身体健康,具有明显的效果。 混合式通风的排尘排烟除尘效果,与掘进作业条件、工作面尘源分布状况、合理地选配通风设备、风筒口的相互位置和抽压风量的配比等参数有着密切的关系。     

Numerical simulation study on the thermal environment in heading face

Based on k-ɛ turbulence model, the distributions of the velocity field, temperature field, thermal comfort index, PMV-PPD (Predicted Mean Vote-Predicted Percentage Dissatisfied), and air quality index, mean age of air were obtained of Zhouyuanshan Coal Mine in −650 m level of a heading face by CFD(Computational Fluid Dynamics)software, Airpak 2.0. Moreover, the human thermal comfort and the air quality of the heading face were analyzed with PMV-PPD and mean age of air indices, which received an intuitive visualization and accurate evaluation results. In order to create a safe, comfortable, and economical underground operating environment, a scientific, rational, and comprehensive prediction and evaluation needed to provide a theoretical and technical basis for coal mine ventilation, cooling, heat harm treatment, and prevention. Meanwhile, from the human thermal comfort and air quality to research the underground environment, it embodied the concept of being human oriented.     

永川煤矿高温热害防治技术研究与实践

针对永川煤矿-500 m水平开拓期间掘进工作面产生的高温热害现象,采用局部冷水降温系统,利用矿井涌水和回风综合排热,使掘进工作面附近100 m范围内干球温度平均降低5.6℃,湿球温度平均降低8.5℃,相对湿度平均降低20%。现场实测发现,降温后掘进工作面干球温度与风筒出口干球温度近似为线性关系,与空冷器后风筒内干球温度在一定范围内近似呈二次抛物线关系。此外,掘进工作面附近干湿球温度差值较大,最大可达5～7℃。风流在回头过程中湿交换较大,易形成放大的＂回头热＂现象。     

长距离独头巷道掘进的通风技术研究

结合某隧道施工项目的现场情况,提出一种长距离独头巷道掘进的通风施工方案。通过对压入式、抽出式、压抽混合式通风的优缺点进行比较,选择压入式通风,并使用一站式通风方式;通风设备选用大直径风筒和多级隧道施工通风机,通风距离长达15 km。使用压入式送风方式直接将新鲜风流送至掘进工作面,满足了施工通风需求。     

基于ANSYS软件的掘进工作面风流流动规律数值模拟

煤矿掘进工作面通风方式采用的都是压入式风筒局部通风,风筒终点位置距离工作面迎头不远处。运用ANSYS数值模拟的手段对杉木树煤矿目前的局部通风进行了计算,得出了当进风量为4 m3/s时比进风量为5 m3/s时对迎头空间扰动要明显,更有利于瓦斯的排出,且节省了成本,研究了距迎头8 m位置的工作面空间的风流风速、能量分布及对通风形成的漩涡状态,最后通过分析断面的x方向风流速度情况,验证了风筒安置在工作面上部位置对瓦斯的排出更有利。     

掘进工作面局部通风参数对瓦斯分布影响研究

为了研究矿井掘进工作面瓦斯异常涌出时局部通风参数对于瓦斯分布的影响,利用Fluent软件,建立了巷道三维模型,分析不同通风参数时掘进巷道瓦斯分布情况.研究结果表明:初期瓦斯积聚在巷道底部,在风流和浮力作用下瓦斯向出口和上方运移,风流稳定后,瓦斯积聚在掘进迎头附近下部,后方瓦斯分布较为均匀;风筒布置位置对于回风流瓦斯浓度...     

掘进巷道强化通风与射流通风流场的试验研究

针对冬瓜山铜矿掘进工作面通风和降温要求,进行了掘进巷道强化通风设计和现场试验。现场试验表明,强化通风缩短了排炮烟的时间,提高了工作效率,使作业环境明显改善。研究还表明当巷道的宽高比越大,更有利于工作面通风。局扇通风试验的污风再循环系数R为0.366,表明局扇通风排炮烟效果较好。     

Study on the distribution of strata rock temperature around a driving head with auxiliary ventilation

The distributions of strata rock temperature around a driving head with auxiliary ventilation were analyzed theoretically based on a program which was developed by the authors to predict the therrhal environmental conditions in a development heading with forcing auxiliary ventilation. The influences of wetness of the airway surface were discussed on the cooled zone of the strata rock and on the temperature distribution in the surrounding rock. It is shown that the advancing speed and driving time have little influence on the temperature profile in front of the working face of a driving airway, and the rock temperature 1.5 m ahead of the working face can be taken as the virgin rock temperature.     

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。     

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。     

制冷降温掘进工作面的风温预测及需冷量计算

根据掘进工作面风筒内、外风流相互传热，相互影响以及风温沿巷道非线性变化的特点，指出了掘进工作面风温预测存在的问题．提出了独头巷道风筒内、外风流温度的差分计算的原理和方法，并依此编制了制冷掘进工作面风筒内外风流温、湿度和需冷量预测的计算机程序．大量的实例计算说明，该计算机程序不仅能准确计算出制冷降温掘进工作面风温和需冷量，而且能揭示掘进工作面风筒内、外风流温度的非线性变化规律，为高温掘进工作面制定合理降温措施提供了基础．