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煤矿安全 2023年第11期54卷 188-197页

作者：马莲李雨成任建业陈卉太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

针对煤矿综掘工作面粉尘浓度超限的问题,设计了一种新型内外双旋流风幕发生装置,通过数值模拟和相似试验分析了装置应用前后综掘工作面的风流流场特性和粉尘扩散规律。结果表明:司机位置粉尘质量浓度随风幕发生装置射流出口风速的增大... 详细信息

针对煤矿综掘工作面粉尘浓度超限的问题,设计了一种新型内外双旋流风幕发生装置,通过数值模拟和相似试验分析了装置应用前后综掘工作面的风流流场特性和粉尘扩散规律。结果表明:司机位置粉尘质量浓度随风幕发生装置射流出口风速的增大呈先降低后增大的变化趋势,有效控尘临界风速为35 m/s;风幕发生装置可以形成阻挡粉尘向外扩散的漏斗状旋流风幕,并将综掘工作面分成粉尘控制区和工作区2部分;旋流风幕将粉尘颗粒的扩散速度降低了84%,且对5μm以下呼吸性粉尘控尘效率更优;新型风幕发生装置应用后司机位置处的粉尘质量浓度由337 mg/m^(3)降到38 mg/m^(3),控尘效率为88.7%。

关键词：综掘工作面粉尘控制内外双旋流风幕风流流场控尘效果

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附壁风筒出风口参数对掘进工作面控尘效果的影响

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煤矿安全 2023年第10期54卷 50-55页

作者：王建国李尧尧西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054

为明确径向出风式附壁风筒出风口宽度、径轴向出风比对综掘工作面控尘效果的影响,以冯家塔煤矿某综掘工作面为原型,运用FLUENT软件,对建立的长压短抽式通风综掘巷道模型进行数值模拟,并对模拟结果进行现场验证。结果表明:保持压抽比为1... 详细信息

为明确径向出风式附壁风筒出风口宽度、径轴向出风比对综掘工作面控尘效果的影响,以冯家塔煤矿某综掘工作面为原型,运用FLUENT软件,对建立的长压短抽式通风综掘巷道模型进行数值模拟,并对模拟结果进行现场验证。结果表明:保持压抽比为1.3,径向出风口长为0.8 m时,随着出风口宽度增加,巷道空间内的粉尘浓度先减小随后增大,改变出风口宽度,当出风口宽度为0.05 m时,司机处粉尘浓度降至100 mg/m^(3),距掘进工作面20 m巷道内基本无粉尘,控尘效果最佳;保持最佳出风口宽度为0.05 m,随着径轴向出风比变小,巷道内粉尘浓度先减小后增大,当径向轴向出风比为1:2时,粉尘被集中控制在负压抽吸区,掘锚机司机位置处粉尘浓度降至1.2 mg/m^(3),此时径向出风式附壁风筒控尘效果最佳。

关键词：附壁风筒出风口宽度出风比混合式通风控尘效果

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控尘风筒出风口形式变化对掘进工作面粉尘运移的影响研究

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煤矿安全 2023年第8期54卷 45-51页

作者：孙连胜国能神东煤炭集团有限责任公司陕西榆林719300

为研究控尘风筒出风口形状及数量变化对掘进巷道主要区域风速变化和粉尘运移的影响,通过FLUNET软件,对不同控风口形状、不同控风口间距分别进行模拟计算,得到对应条件下巷道内1.5 m高度断面、距迎头不同距离断面的风速及粉尘浓度变化云... 详细信息

为研究控尘风筒出风口形状及数量变化对掘进巷道主要区域风速变化和粉尘运移的影响,通过FLUNET软件,对不同控风口形状、不同控风口间距分别进行模拟计算,得到对应条件下巷道内1.5 m高度断面、距迎头不同距离断面的风速及粉尘浓度变化云图,以及人行侧采样点位置的风速及粉尘浓度变化曲线图,结合寸草塔煤矿井下掘进巷道进行验证。研究结果表明:在压抽比1.2、轴径向出风比1∶3条件下,圆柱形控风口控尘效果优于矩形控风口和单个矩形控风口;控风口间距为750 mm控尘风筒主要位置的粉尘浓度小于间距为500 mm对应位置的粉尘浓度;现场验证过程中,不同控风口条件下,司机最大降尘效率为92.54%,粉尘浓度为41.3mg/m^(3),一运与二运转载点后方5 m位置最大降尘效率为91.56%,粉尘浓度为31.7 mg/m^(3),控风口间距为750 mm的控尘效果优于间距为500 mm的控尘效果,这与数值模拟结果一致。

关键词：控风口形状控风口间距控尘效果粉尘浓度粉尘运移

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综掘工作面径向旋流屏蔽通风系统优化及控尘数值模拟

综掘工作面径向旋流屏蔽通风系统优化及控尘数值模拟

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作者：石佚捷湖南科技大学

学位级别：硕士

近年来,煤矿事故率不断降低,粉尘灾害却愈发突出。高浓度粉尘环境所导致的尘肺病以及粉尘爆炸事故严重威胁着煤矿工人的身心健康。为了降低煤矿井下主要产尘区域即综掘工作面区域的粉尘浓度,对综掘工作面的粉尘来源以及粉尘的理化特性... 详细信息

近年来,煤矿事故率不断降低,粉尘灾害却愈发突出。高浓度粉尘环境所导致的尘肺病以及粉尘爆炸事故严重威胁着煤矿工人的身心健康。为了降低煤矿井下主要产尘区域即综掘工作面区域的粉尘浓度,对综掘工作面的粉尘来源以及粉尘的理化特性进行了解,根据粉尘随风流运移的规律,对综掘工作面的风流流场进行调整。针对目前综掘工作面常用的通风系统中存在的缺陷,以长压短抽式通风与附壁旋流式通风为基础,设计综掘工作面径向旋流屏蔽通风系统来控制综掘工作面各尘源的粉尘扩散问题,为煤矿工人提供一个良好的作业环境,确保井下的安全生产。本文以广西百色某煤矿综掘工作面为对象,采用Solid Works软件建立数值模拟模型。通过数值模拟获取在径向旋流屏蔽通风系统下,巷道内的流场情况与粉尘的浓度分布,研究径向旋流屏蔽通风系统的控尘效果。初步研究表明:在径向旋流屏蔽通风下,掘进机司机室区域的粉尘浓度远低于综掘工作面其他区域的粉尘浓度;综掘工作面径向旋流屏蔽通风系统能将综掘工作面的掘进产尘以及掘进机转载点处扬尘屏蔽在掘进机司机室以外的区域,阻止粉尘向掘进机司机室处扩散。为了验证数值模拟的有效性,按1:10搭建了径向旋流屏蔽通风系统实验平台,通过相似性准则将实验和数值模拟建立联系。验证实验采用PIV粒子图像测速系统与粉尘采样器,对径向旋流屏蔽通风系统下,巷道内的流场情况与粉尘的浓度分布进行记录,将实验与数值模拟进行对比分析,对数值模拟进行有效性验证。为了让综掘工作面径向旋流屏蔽通风系统获取更好的通风控尘效果,对径向旋流屏蔽通风系统控尘效果的影响因素进行分析,发现径向旋流屏蔽通风系统控尘效果主要受到屏蔽风幕的风幕的厚度、风幕的完整性以及风幕附近区域流场扰动多少的影响。采用数值模拟的方法对径向旋流屏蔽通风系统各结构参数进行深入研究,研究表明:径向旋流屏蔽通风系统中,通过改变风筒的吹吸风量比、吸风口与第一环形条缝之间的距离、环形条缝宽度以及环形条缝出风量比等系统结构参数可以提升径向风幕的风幕强度,有效提高径向旋流屏蔽通风系统的控尘效果;当风筒的吹吸风量比为1.5、吸风口与第一环形条缝之间的距离为0.6 m、环形条缝宽度为0.09 m以及环形条缝出风量比为1.4时,径向风幕的风幕强度达到最佳,径向旋流屏蔽通风系统能够获得较为理想的粉尘控制效果。

关键词：综掘工作面径向旋流屏蔽通风数值模拟风流场结构控尘效果

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综掘工作面旋流风幕控尘技术实验研究

综掘工作面旋流风幕控尘技术实验研究

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作者：马莲太原理工大学

学位级别：硕士

随着煤矿综掘作业机械化水平的显著提升,综掘工作面高浓度粉尘污染问题愈发突出,严重威胁了煤矿工人职业健康以及矿井的安全生产。国内外学者研究表明,风幕阻尘技术能够有效改善综掘工作面作业环境。本文采用理论分析、数值模拟与相似... 详细信息

随着煤矿综掘作业机械化水平的显著提升,综掘工作面高浓度粉尘污染问题愈发突出,严重威胁了煤矿工人职业健康以及矿井的安全生产。国内外学者研究表明,风幕阻尘技术能够有效改善综掘工作面作业环境。本文采用理论分析、数值模拟与相似实验相结合的方法,以长压短抽式通风方式为基础,设计一套以阻控综掘工作面粉尘扩散为目的的旋流风幕控尘系统,并得出了旋流风幕控尘系统应用后综掘工作面的风流流场特性和粉尘分布规律,为综掘工作面粉尘防治提供了一种新方法。对综掘工作面尘源进行分析,并运用WKL-722粉尘形貌分散度测试仪测定分析了综掘面截割产尘的颗粒特性,得到其粒径分布函数,为数值模拟研究提供了基础数据。依据气体射流理论,阐述了旋流风幕的形成过程和控尘原理。结合矿井综掘工作面的实际情况,设计旋流风幕控尘装置,利用Fluent数值模拟软件通过正交分析确定了影响旋流风幕控尘装置控尘性能的最优因素组合:旋转射流送风量35m/min、旋流导风喷嘴孔径16mm、旋流导风喷嘴倾角45°;通过单因素分析证明旋流风幕控尘装置的控尘性能随旋转射流送风量、旋流导风喷嘴孔径以及旋流导风喷嘴倾角的增加均呈先增强后减弱的趋势。搭建了综掘工作面旋流风幕控尘系统相似模拟实验平台,运用该实验平台获取了旋流风幕控尘装置在最优因素组合应用下实验巷道内的烟雾扩散状态、风流流场结构、粉尘浓度分布等结果,证明应用本文设计的旋流风幕控尘装置可以对烟雾扩散起到阻隔作用,并通过相似性准则将实验和数值模拟建立联系,验证了模型有效性。借助自行搭建的综掘工作面旋流风幕控尘系统实验平台,进一步对影响系统控尘效果的通风参数进行了优化研究。结果表明:影响系统控尘效果的主要通风参数有压入式风筒出口至工作面的距离和系统的压抽风量比;当压风口至工作面距离为3.57m、压抽风量比为1.3时,系统控尘效果最佳,掘进司机位置处粉尘质量浓度最低,全尘控尘效率和呼尘控尘效率分别为92.04%和93.78%。

关键词：综掘工作面粉尘防治旋流风幕数值模拟相似实验控尘效果

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