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。     

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。     

抽出式通风风流运动及粉尘运移规律数值模拟研究

为直观地了解抽出式通风风流运动规律,建立物理模型,设置边界条件对抽出式通风条件下巷道风流运动及粉尘运移规律进行了数值模拟,分别研究了X,Y,Z方向的速度、压力分布规律和不同粒径粉尘运移轨迹,结果表明:巷道内风速0.54m/s,较为稳定,风筒内风速较大,为23m/s左右,这与实际情况非常吻合,在截面X=5.2m处巷道内的风流方向朝向掘进头,风筒内的风流方向则由风筒入口朝向出口。巷道内的风速在整个模拟区段内几乎保持恒定,没有较大变化,而风筒内的风速则变化较大,在入口处最大,达40m/s,之后逐渐减小,然后稳定在23m/s左右。整个巷道均为正压,风筒内是负压,在这两股压力的共同作用下形成稳定的通风风流,风筒入口处负压最大,而后负压逐渐减小,但很快就维持在比较稳定的状态。抽出式通风时粉尘扩散较少,掘进面产生的粉尘全部都被吸入负压风筒,抽出式通风时更有利于控制巷道中特别是司机位的粉尘含量,保护司机等掘进机周围工人的身体健康。     

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。     

回坡底掘进巷道风流场及岩粉运移规律分析

为了研究回坡底东五采区输送带巷综掘工作面在压入式通风下,巷道内风流场及岩粉的运移规律,运用流体软件Fluent分析了掘进头的风流场和岩粉的运移规律。结果表明:掘进头有射流区、冲击射流区、回流区和涡流区4个区域。对于巷道水平面,随着离底板距离的增大,岩粉浓度先减小,之后趋于平稳;对于巷道纵截面,由进风侧到回风侧,岩粉浓度先减小后增大;由巷道掘进面到巷道末端,岩粉浓度先是急剧降低,之后又慢慢升高,然后又减低,并趋于平稳。最后对巷道作业区域范围进行了分析。对回坡底矿井通风及防尘具有一定的指导意义。     

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 ;射流卷吸比对掘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     

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.     

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。     

综采工作面风流及粉尘运移规律研究

为研究薄煤层综采工作面风流及粉尘运移规律,利用Fluent软件对双阳煤矿薄煤层综采工作面风流及不同产尘工序产生的粉尘运移进行数值模拟。结果表明：双阳煤矿薄煤层综采工作面风流基本规律为突然升高,再缓慢下降,最后趋于稳定;粉尘浓度出现聚集区域为移架工作区域和采煤机滚筒截割处;粉尘在人行横道空间整体扩散并不明显,在底板上存在沉积现象。为后续薄煤层综采工作面雾滴运移及降尘研究提供了前提。     

基于DPM压入式通风全岩巷综掘面粉尘运移规律数值模拟

为了掌握压入式通风条件下全岩巷综掘工作面的高浓度粉尘运移规律,以邢东矿南翼集中运料巷为背景,深入剖析全岩巷综掘工作面的产尘机理,依据气固两相流理论,借助于计算流体力学的离散相(DPM)模型,对综掘工作面通风过程中的粉尘颗粒运移及浓度分布规律进行数值模拟研究。模拟结果表明:在距工作面20 m范围内,风流场稳定性较差,粉尘浓度较高,然后沿程逐渐降低并趋于稳定,且带式输送机的机道粉尘浓度明显要高于人行道。     

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。     

压入式通风时煤尘运移规律研究

为了降低煤尘对矿井的危害,加强对煤尘的治理,利用压入式通风机通风实验的方法,在矿井通风仿真模拟系统中进行了5组通风除尘实验,通过对实验现象和数据进行分析,研究了特定风速情况下煤尘的运移规律。研究结果表明,通风除尘并不能完全排除煤尘,只能排除少部分的煤尘,80%以上的煤尘会成为落尘,在矿井巷道里堆积。因此要重点控制落尘,采取综合除尘方法,防止二次扬尘。煤尘在随风流运移的过程中,受巷道拐角壁面的阻留作用明显,在采煤工作面上隅角附近容易堆积煤尘,要对此区域的煤尘加强控制。     

综掘工作面呼吸性粉尘运移规律数值模拟

呼吸性粉尘由于粒径小,更容易进入呼吸道深部,且在巷道中悬浮时间长难以沉降。为改善综掘工作面呼吸性粉尘污染严重的问题,以凉水井矿42207辅运巷道掘进工作面为研究对象,根据综掘工作面实际情况建立掘进工作面物理模型,基于气固两相流理论,对压入式通风条件下巷道中的风流情况和呼吸性粉尘的运移分布特征进行数值模拟研究。结果表明：在压入式通风系统下,呼吸性粉尘在巷道内的运移主要受风流影响,风流的运移特性可分为涡流区、射流区、回流区3个区域;呼吸性粉尘在单一风流作用下在不同区域形成的密集分布不同,在掘进工作面处,高速射流携带大量呼吸性粉尘聚积在工作面和掘进机之间,掘进工作面平均呼吸性粉尘质量浓度高达2 300 mg/m³左右;掘进机附近即巷道前15 m内,呼吸性粉尘受掘进机上方和后方涡流的影响,大部分粒子在涡流处积聚,其余一部分沉降在巷道底部,另一部分受风流作用沿巷道左侧壁面继续向后方运移,巷道左侧平均呼吸性粉尘质量浓度达1 000 mg/m³以上;远离掘进工作面无掘进机阻挡后,风流发生扩散,风速减小,但由于呼吸性粉尘粒径小仍然有大量粒子长时间漂浮在巷道中难以沉降。     

综掘巷道抽出式通风粉尘运移规律仿真模拟研究

巷道掘进过程会产生大量粉尘,为了防止粉尘扩散污染巷道,采取计算机数值模拟方法,运用欧拉-拉格朗日法下的DPM模型对抽出式通风除尘进行仿真研究,分别对抽出式通风方式下的风筒抽风口距掘进面距离以及抽风筒风速进行仿真模拟。结果表明：在综合考虑的情况下,当风筒口距离掘进面5 m,抽风筒风速为8 m/s时,粉尘整体浓度和扩散范围都相对较低,除尘效果较为理想。     

也论压入式掘进通风出现循环风流时巷道中沼气浓度分布规律

<正> 据统计,在我国煤矿瓦斯爆炸事故总次数中,巷道掘进时发生爆炸的次数高达70%以上,其发生的原因多与通风管理不善,存在大量循环风和漏风等因素有关。因此,《煤矿安全规程》第131条规定:“压入式局部扇风机和启动装置,必须安装在进风巷道中,距回风口不得小于10m。局部扇风机或湿式除尘器的吸入风量必须小于全风压供给该处风量,以免发生循环风.”但是,近年来随着人们对受控循环通风这一课题研究的不断发展,关于掘进巷道采用压入式通风出现循环风流时巷道中     

付村煤矿综掘通风除尘参数优化及风流-粉尘运移规律研究

为了解决付村煤矿综掘面粉尘浓度高的问题,结合综掘工作面产尘特点,依据长压短抽式通风原理,利用FLUENT模拟软件,对长压短抽式通风系统参数进行数值模拟分析,最终确定了压风口距掘进头20 m、抽风口距掘进头3 m、压抽比为1.15∶1(即压风量为500 m^3/min、抽风量为436 m^3/min)时为最佳通风方案,此时形成的风流场效果最佳;在此基础上,开展气体-粉尘颗粒两相流数值仿真模拟。结果表明:综掘面长压短抽配风条件下,掘进头附近区域的粉尘浓度较高,粉尘浓度在300 mg/m^3以上,沿程逐渐降低,绝大部分粉尘集中在掘进头至抽风口的范围内,可以最大程度地将粉尘排到工作面外,减少粉尘危害,保障矿工职业健康与安全生产。