综掘工作面压入式通风粉尘分布规律实验

为掌握综掘工作面压入式通风粉尘的浓度分布规律,利用相似模拟方法模拟河南某矿21007工作面,设计一个模拟实验装置,通风方式采用压入式通风,在实验装置中布置测点,分析工作面不同位置粉尘的分布规律.结果表明:工作面回风侧的粉尘浓度明显高于中部空间和进风侧,粉煤尘是煤矿岩尘和煤尘的统称,粉尘危害是煤矿的重大危害之一.随着煤矿采掘机械化程度的提高,产尘量也剧增,粉尘治理的好坏直接关系到煤矿的安全生产,关系到矿工的身体健康.     

掘进巷道压入式通风粉尘运移规律数值模拟

为了解决掘进巷道粉尘的严重污染问题,以西藏自治区某铜多金属矿为工程背景,运用数值模拟与现场测试相结合的方法,对掘进巷道采用压入式通风时的粉尘分布规律进行研究。通过GAMBIT建立几何模型,并运用FLUENT软件模拟压入式通风条件下粉尘的运移规律。模拟结果表明,掘进巷道内的粉尘在1 200s时基本全部排出,同时模拟结果与实测数据基本一致。     

喷雾降尘作业对掘进工作面空气湿度分布的影响

喷雾降尘是掘进工作面目前广泛采用的防尘措施之一，结合压入式通风掘进工作面风流流场结构特点，探讨掘进工作面喷雾降尘对工作面3区空气湿度分布的影响，建立了3区湿度计算模型，得出了压入式通风掘进工作面3区湿度分布不均匀的规律，为进一步研究通风过程中掘进工作面空气湿度的分布，正确评价掘进工作面作业环境及防尘措施，提供了新的理论参考依据。图1，参6。     

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。     

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。     

不同通风方式及压风量下的掘进工作面风流粉尘分布规律研究

为解不同的通风方法和压风风量对掘进工作面粉尘分布规律的影响,建立了乌东煤矿西区掘进工作面的1∶1物理模型,利用Ansys Fluent软件对压入式、混合式通风条件下的掘进工作面粉尘运移情况进行数值模拟;在混合式通风条件下改变压风量,观察粉尘扩散的规律。结果表明：压入式通风无法有效控制粉尘运移,而混合式通风的情况下粉尘得到了有效的控制;不同的压风量会产生不同的控尘效果;当压风量为150～250 m³/min时,压风量过小,导致粉尘堆积在巷道前部;而压风量为350 m³/min以上时,因为压风量过大,导致粉尘在被除尘风机净化前就被风流裹挟扩散至巷道后部,使得控尘效果较差;当压风量为300 m³/min时,控尘效果最佳,高浓度粉尘被控制在巷道距离迎头25 m内。     

掘进工作面压入式通风流场的数值模拟

由于井下作业的特殊性,掘进工作面必须应用局部通风系统。针对掘进工作面压入式通风,依据空气动力学、流体力学、紊动射流等理论以及风流流动特性,结合某矿山115m中段掘进面的实际情况,利用Fluent软件对掘进工作面的风流流场进行数值模拟研究。结果表明,风流流场存在附壁射流、冲击射流、回流以及涡流4个分区。风筒出口的射流区正下方小块区域和巷道顶部区域风速极低,这可能导致巷道内存在通风盲区,需对此处加强通风管理。     

掘进工作面风流-粉尘耦合运移规律模拟研究

为研究掘进工作面粉尘污染问题,使用FLUENT软件对压入式通风情况下风流场和粉尘场进行数值模拟,并进行现场实测验证。分析得出掘进工作面压入式通风风流-粉尘耦合运移规律,随着距迎头距离的增大,风流场分布呈现“涡流-紊乱-平稳”状态,粉尘场分布呈现“高-中-低”浓度分布,为掘进工作面粉尘治理提供指导。     

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DPM模型的掘进工作面粉尘运移规律研究

为了解决煤矿综掘工作面粉尘污染问题,根据黄玉川煤矿综掘工作面实际条件建立几何模型,应用Fluent软件对风筒供风距离以及风筒出口风速进行仿真研究,分析了不同供风距离以及出口风速下的除尘效果。结果表明:当供风距离为8m、风筒出口风速为10m/s时,综掘面粉尘平均质量浓度最低;在安装附壁风筒对压入式通风进行改进后,由于附壁效应形成螺旋气流,极大地阻碍了粉尘向巷道四周扩散;巷道角落以及掘进机附近有大量粉尘积聚,是粉尘防治的重点区域。     

掘进工作面射流通风流场研究

掘进工作面压入式通风实际上是有限空间的受限贴附射流通风． 根据流体力学和射流理论, 分析了掘进通风射流产生过程及掘进工作面压入式通风风流结构． 风流从圆形风筒射入掘进工作面形成射流区和回流区． 给出了回流区平均速度、最大回流速度及射流作用距离的计算模型, 为掘进工作面合理有效通风提供了新的理论依据．     

煤巷综掘工作面附壁风筒封闭式除尘系统应用

为解决一采区轨道巷综掘工作面粉尘问题,应用了附壁风筒封闭式除尘系统。检测结果表明:封闭式除尘系统可实现与掘进机的同步推进,具有体积小、易操作、寿命长、成本低、能耗小的特点;应用后,掘进机司机作业点全尘浓度下降了9&7%,呼吸性粉尘浓度下降了98.2%。     

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.     

中国煤矿粉尘危害防治技术现状及发展方向

为了解决煤矿综掘工作面粉尘污染难题,以唐口煤矿3110运输巷综掘工作面为研究对象,对压抽风量比r为0.5、0.8、1.2、1.5条件下的多径向涡旋气幕运移及其阻尘效果开展数值模拟研究。结果表明,随着r的减小,控制风流结构的主要因素由惯性转变为抽风负压,气幕保持径向涡旋状态的轴向运移距离及其前部低速紊流区均随之减小,当r减小至0.8及0.5时,能够在掘进作业区域形成轴向阻尘流场,粉尘污染范围也随之减小。结合综掘工作面实际情况,选取r为0.8,经现场应用,掘进机司机前部断面形成了较为完整的轴向阻尘流场,风速减小至0.38~1.19 m/s,掘进机司机处粉尘质量浓度降至63.0 mg/m³。

     

薄煤层Y型通风采场瓦斯分布规律研究

为揭示“两进一回”Y型通风方式采场瓦斯流动与分布规律,利用多孔介质模型对Y型通风采场及采空区瓦斯流动进行数值模拟。结果表明：当进风巷、运输巷配风比为1∶1时,上隅角处因局部阻力与风流转向出现了低速紊流区从而导致瓦斯聚积;由于尾巷与进风巷相联通,靠近上隅角处采空区的瓦斯会涌入工作面;工作面瓦斯浓度随着进风巷与运输巷配风比的增大而降低,运输巷瓦斯浓度随配风比的增大整体呈微降趋势;采空区瓦斯浓度沿走向方向呈先升高后降低再升高的趋势,随着配风比的增大,瓦斯浓度整体呈现增高的趋势。研究结果可为工作面配风比的选择提供依据。     

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...     

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.     

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。     

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。