综放工作面粉尘浓度分布规律的数值模拟

根据综放工作面的具体特点和实测数据,运用气固两相流动理论,建立综采工作面粉尘运动的数学模型.采用计算流体力学的FLUENT软件,对工作面的粉尘浓度分布进行数值模拟,模拟结果与实测数据相吻合。模拟显示:粉尘产生后,多数随风流在煤壁一侧运动,少数粉尘随机扩散。割煤是综放工作面内的最主要的尘源,移架、放顶次之,综放工作面的除尘重点应该放在采煤机下风向5~10m的煤壁一侧。     

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-330 m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600 s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...     

综采工作面粉尘浓度分布的现场实测与数值模拟

对唐山矿综采工作面粉尘浓度进行了现场实测,运用气固两相流动理论,提出粉尘运动的数学模型,针对煤矿井下综采工作面特点和相关实测数据,采用计算流体力学的FLUENT软件,对工作面粉尘浓度分布进行了数值模拟,得出模拟结果与实测数据相吻合,并提出综采工作面除尘方法的建议.     

爆破烟尘气溶胶粒径分布的研究

作者在峒室的沙土中进行爆破试验，测定爆破产生烟尘气溶胶的沉降规津，研究其行为过程和粒径分布．结果表明，烟尘气溶胶的粒径小于１０μｍ，其中粒径小于５μｍ的颗粒占总数的９０％以上．     

基于Fluent的扁平硐室采场粉尘浓度分布及运移规律研究

基于气固两相流理论及扁平型硐室采场特点,建立粉尘运移模型,运用FLUENT软件中的k-ε双方程模型和离散相模型(DPM)对采场爆破后通风20min内粉尘浓度变化,以及在不同入口风速下粉尘的运动轨迹进行了数值模拟。结果显示粉尘浓度分布受风流流场影响显著,爆破0～50s时间内粉尘受回流作用聚集在硐室左侧隅角及边壁附近,50s之后粉尘开始由主风流带出硐室,60s后开始进入循环净排阶段,在0～70s内粉尘浓度下降最快,70s以后采场内的粉尘主要是呼吸性粉尘,沉降时间较长。对粉尘运移的数值模拟显示,不同入口风速对粉尘的运移影响明显。     

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.     

综采工作面粉尘浓度分布及运动规律数值模拟

针对煤矿井下综采工作面粉尘产量大、浓度高且降尘困难的特点,结合气固两相流理论,运用FLUENT数值模拟软件,对井下综采工作面风流分布和粉尘浓度运移规律进行模拟研究。研究发现:风流在采煤机滚筒处发生绕流,流速达到最大值4 m/s,在采煤机后方15 m处风速趋于平稳,采煤机机道的风流流速大于人行道风流流速;粉尘浓度在采煤机处达到最大值3 900 mg/m3,采煤机机道粉尘浓度高于人行道粉尘浓度。风流分布与粉尘浓度分布一致。     

机掘工作面控除尘下流场特征与粉尘分布规律的数值模拟

分析了控除尘系统工作时,机掘工作面流场分布特征,并对附壁射流区和冲击区的流场进行了解析,得出附壁射流区最大射流速度沿X轴方向的变化式及冲击区射流冲击巷道迎头时产生的最大压强。通过GAMBIT建立了数值模拟物理模型,在FLUENT中分析得到:冲击射流改变了巷道粉尘浓度分布规律,形成了一个隔离区,且极点M处的隔尘率最高可达75%~80%;当控除尘系统同时开启时,模拟掘进机司机处的降尘效率可达90%~95%,现场实验值为97.84%,模拟结果与实验值相近,说明数值模拟方法具有一定的可靠性。     

某矿山采场围岩应力分布规律的数值模拟研究

根据矿床赋存条件、地质构造与矿岩物理力学性质,建立原岩和采场有限元模型,研究原岩应力(以自重应力为主)、采场(阶段矿房法采矿)围岩应力分布规律、以及随着矿房落矿过程中采场围岩应力的变化特征,基于现场地质调查和室内试验得到的数据,利用有限元软件ANSYS,对某矿段矿石开采过程进行了有限元数值模拟,获取了不同开采阶段采场围岩应力的分布情况。     

萨热克铜矿采场爆破对相邻采场的影响

地下矿山采场爆破对相邻采场围岩的稳定性造成扰动是不可避免的,当爆破单段起爆药量过大时,采场容易出现片帮或冒顶。因此研究地下采场回采时爆破振动对相邻采场的影响,从而保证地下采场的安全和稳定是很有必要的。结合新疆萨热克铜矿生产情况,采用现场爆破振动测试和数值模拟分析相结合的方法研究萨热克铜矿地下采场爆破振动对相邻采场围岩的影响,利用萨道夫斯基经验公式对测试数据回归分析,得出地震波传播衰减公式。数值模拟研究爆破过程中邻近洞室的质点振动速度特点,相邻采场洞壁动应力分布规律以及爆破动应力与振动速度的关系。     

破碎硐室粉尘浓度空间分布规律的数值模拟

为了掌握破碎硐室内粉尘浓度的空间分布规律,获取通风除尘设计的合理参数,以西石门铁矿提升车间系统27号破碎硐室为研究背景,依据气固两相流理论,运用计算流体力学的离散相模型（DPM）对破碎硐室粉尘浓度进行数值模拟,并与现场实测的粉尘浓度分布情况进行对比分析,模拟结果与实测数据基本吻合。研究结果表明：硐室空间内破碎机及给矿机附近区域粉尘浓度较大,并以破碎机及给矿机为中心径向逐步降低;捕捉壁面条件下粉尘浓度较之反弹壁面要低;当27/40斜坡道进风,且风速为1 m/s时,硐室空间内粉尘沉降效果较好;安装抽风除尘系统除尘率能达到90%以上,硐室大部分空间粉尘浓度保持在2 mg/m 3以内。     

综放工作面粉尘浓度空间发布规律的数值模拟及其应用

针对粉尘采样器测尘法不能全面反映工作面作业空间粉尘浓度的缺点,用数值模拟的方法对综放工作面粉尘浓度的三维发布规律进行研究。为此,根据综放工作面气体－粉尘流动的特性,运用颗粒相的动力学理论,推导了颗粒相应力的表达式,实现了求解粉尘浓度空间发布规律的k-ε-Θ-k_p双流体封闭方程组的数学建模。采用基于同位网格的SIMPLE算法,利用Fluent软件对综放工作面粉尘浓度空间发布规律进行了数值模拟。根据模拟结果指导综放液压支架喷雾降尘装置的优化设计,取得了很好的降尘效果。     

胶带输送巷道粉尘运动规律的数值模拟

为解决胶带输送巷道粉尘浓度高的问题,获取通风除尘设计的合理参数,改善作业环境,以西石门铁矿提升车间系统11/96胶带输送斜井为研究背景,依据气固两相流理论,运用Fluent软件对胶带输送巷道粉尘运动规律进行数值模拟,并与现场实际的粉尘浓度分布情况进行对比分析,模拟结果与实测数据基本一致。研究结果表明,壁面条件、胶带输送速度及巷道风速是影响胶带输送巷道粉尘浓度的3个重要因素。在通风除尘设计中,最优排尘风速以3 m/s最为合适,粉尘浓度保持在4 mg/m3以内。同时,保持墙面润湿、减小胶带输送速度也能在一定程度上提高降尘效果。     

卸矿站粉尘浓度影响因素的数值模拟研究

为了掌握卸矿站卸矿时卸矿量、巷道风速、矿石粒径和壁面条件对巷道内粉尘浓度的影响,以国内某矿山2号卸矿站为研究对象,运用ANSYS软件对该卸矿站建模、模拟,研究巷道粉尘浓度与卸矿量、巷道风速、矿石粒径和壁面条件之间的关系。研究表明,数值模拟结果与实测结果基本吻合;下风向巷道粉尘浓度大小与卸矿量成正比例关系,与风速、矿石粒径成反比例关系;满足生产条件的情况下,卸矿量5 000 kg/s、巷道风速1.5 m/s时,尽可能增大矿石粒径、定期清扫巷道壁面,可有效降低巷道粉尘浓度。     

基于测量窗口气鞘多相流分析的粉尘质量浓度测量装置优化

针对煤矿粉尘质量浓度传感器测量窗口易受粉尘污染的问题,借鉴空气幕的隔尘机理,提出在光学测量窗口处增加气鞘的结构来提高粉尘质量浓度测量装置的精度。利用Fluent软件对粉尘采集通道和测量口处进行气固两相流仿真,获得管壁和测量口处粉尘质量浓度的速度云图、压力云图和粒子运动轨迹图,据此优化传感器结构。仿真及实验表明,改进后的测量口处5μm以下粒径的气流速度提高到1.8 m/s以上,使气流高速通过测量通道,有效降低了5μm以下粒径的粉尘沉积,保证了测量的准确性和时效性。     

爆破位置对深凹露天矿山炮烟扩散的影响研究

深凹露天矿山由于其特殊的结构,爆破产生的炮烟扩散稀释较为困难,严重危害生产作业人员的生命安全与健康。基于实际矿山构建了深凹露天矿山的二维物理及数学模型,采用非稳态数值分析方法研究了不同爆破位置下,深凹露天矿山采坑内爆破炮烟的扩散规律。研究结果表明：不同爆破位置下,露天采坑内均出现复环流,爆破点位置是影响露天采坑内风流结构特征的重要因素;露天采坑内的炮烟最高浓度均随着时间变化而逐渐下降,但下降的速率逐步减小,呈现三个阶段的下降趋势;爆破位置位于背风侧时露天采坑内的炮烟最高浓度和降至安全浓度所需时间远高于迎风侧三个爆破位置;随着背风侧爆破点距采坑底部距离的减小,炮烟最高浓度及降至安全浓度所需时间先降低后增加,炮烟最高浓度及降至安全浓度所需时间随着迎风侧爆破位置距采坑底部距离的减小而增加。研究结果对于指导深凹露天矿山企业合理组织爆破后的生产作业和保障作业人员安全具有重要意义。     

开采薄煤层采空区瓦斯分布规律数值模拟研究

以数值软件Fluent6.23为研究手段,以峰峰矿区黄沙矿2 上 薄煤层开采为工程背景,对其采空区内瓦斯运移与分布规律进行了数值模拟研究,获得了采空区瓦斯运移与分布的特性规律。结果表明：采空区各分区内瓦斯运移与分布特性受工作面通风系统影响呈随分区孔隙率增加而增加的趋势,重新压实区几乎不受其影响;瓦斯运移速度随着孔隙率的增大呈增大趋势,计算收敛后模型内的重新压实区内几乎无瓦斯运移发生;采空区内瓦斯浓度分布分区明显,随分区孔隙率增加而呈减小趋势,且减小率呈非线性;采空区内高瓦斯浓度区位于回风巷侧的采动影响区后部和重新压实区内。     

低浓度煤层气吸附干燥装置布气系统数值模拟研究

以吸附干燥装置气体均匀分布为出发点,基于流体力学相关理论建立数学模型,对低浓度煤层气吸附干燥装置布气系统进行数值模拟研究,提出了吸附塔内布气系统的优化方法。通过计算发现,对于实际应用中的圆柱干燥塔,由于进气管与塔体连接处结构设计欠佳,轴向气流分配不均非常严重,气流速度的绝对不均匀系数为1.028;在吸附塔内安装孔板型布气系统,挡板上小孔整体排列,孔径均为3.0 mm,气流速度的绝对不均匀系数由1.028下降到0.321,均匀性得到改善;将布气系统挡板中心的孔径减小到1.5 mm,将靠近壁面的孔径增大到4.5 mm,再将小孔按正三角形排列,气流速度的绝对不均匀系数进一步降为0.101,气流分布更加均匀。