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基于风流及粉尘分布规律的机掘工作面风筒布置

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煤炭学报 2014年第A01期39卷 130-135页

作者：李雨成李智高伦辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁阜新123000

为优化机掘工作面局部通风布置,改善工作面通风及排尘状况,基于气固两相流理论,利用数值模拟的方法分析了机掘工作面压入式、抽出式及长压短抽式3种通风方式下,随着风筒口至工作面距离的变化,工作面风流运动规律及粉尘的分布规律,并确... 详细信息

为优化机掘工作面局部通风布置,改善工作面通风及排尘状况,基于气固两相流理论,利用数值模拟的方法分析了机掘工作面压入式、抽出式及长压短抽式3种通风方式下,随着风筒口至工作面距离的变化,工作面风流运动规律及粉尘的分布规律,并确定长压短抽通风方式风筒口合理位置为:压入式风筒口距工作面距离Ly在3.5槡S^5槡S或6槡S^6.5槡S,抽出式风筒口距工作面距离Lc工作面最佳距离约为3槡S,抽出式风筒吸风口至工作面最佳距离约为槡S;确定长压短抽式通风风筒口最佳位置为Ly在6槡S^6.5槡S,Lc≈槡S。模拟结果与前人文献试验结论基本一致,模拟结果可靠。

关键词：机掘工作面风流分布粉尘分布风筒布置最佳位置

压抽比及风幕发生器位置对机掘工作面阻尘效果的影响

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煤炭学报 2016年第8期41卷 1976-1983页

作者：程卫民王昊聂文周刚孙彪山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590

为了掌握压抽比β、风幕发生器与工作面距离L_w对风幕阻尘效果的影响规律,利用Fluent软件数值模拟了β及L_w不同耦合方式下的风流场及粉尘流场运移情况。结果表明,随着β降低、L_w增大,风幕发生器形成的径向旋流风幕逐步转变为轴向阻尘... 详细信息

为了掌握压抽比β、风幕发生器与工作面距离L_w对风幕阻尘效果的影响规律,利用Fluent软件数值模拟了β及L_w不同耦合方式下的风流场及粉尘流场运移情况。结果表明,随着β降低、L_w增大,风幕发生器形成的径向旋流风幕逐步转变为轴向阻尘风幕,β越大、L_w越大,径向旋流风幕的阻尘能力越弱,粉尘的扩散距离Ld随之增大;β越小、L_w越大,形成的轴向阻尘风幕越稳定,Ld随之降低,且轴向阻尘风幕阻尘能力优于径向旋流风幕。根据数值模拟结果,结合生产实际,确定β为0.75、L_w为20 m是风幕阻尘的最佳通风参数设置,将该参数在回坡底煤矿东五采区胶带巷进行了工程应用,实测风速方向及大小与数值模拟结果相对误差较小,说明数值模拟结果较为准确,工作面内形成了厚约3 m的轴向阻尘风幕,现场高浓度粉尘被阻控在距工作面6 m以内、掘进司机前部巷道空间范围内,阻尘效果明显。

关键词：机掘工作面压抽比风幕阻尘效果

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机掘工作面旋转射流屏蔽通风吹吸流量比研究

中国安全科学学报 2012年第9期22卷 133-139页

作者：刘荣华王鹏飞张登春陈世强湖南科技大学能源与安全工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室

为改善机掘工作面作业环境,提高通风控尘效果,采用旋转射流屏蔽通风技术实现对机掘工作面粉尘的有效控制。利用Fluent计算流体力学(CFD)软件,对该通风方式下不同吹吸流量比情况开展数值模拟,并进行相关试验验证。研究结果表明:就所研究... 详细信息

为改善机掘工作面作业环境,提高通风控尘效果,采用旋转射流屏蔽通风技术实现对机掘工作面粉尘的有效控制。利用Fluent计算流体力学(CFD)软件,对该通风方式下不同吹吸流量比情况开展数值模拟,并进行相关试验验证。研究结果表明:就所研究的机掘工作面旋转射流屏蔽通风系统而言,合适的吹吸流量比范围是0.8～1.4,当吹吸流量比为1.0时控尘效果最佳。在工作面实际应用中,通常将吹吸流量比设定在1.2～1.4范围,既能保证掘进巷道有足够的新风量,防止瓦斯超限,又能获得较好的控尘效果。

关键词：机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场流量比

机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场特性数值研究

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安全与环境学报 2012年第6期12卷 198-203页

作者：刘荣华王鹏飞宋佳骆伟湖南科技大学能源与安全工程学院湖南湘潭411201

旋转射流屏蔽通风是应用于机掘工作面中的一种新型通风方式。在理论分析的基础上,利用计算流体力学软件Fluent对这种通风方式下机掘工作面风流流场和有害物控制情况进行了数值模拟。结果表明:旋转射流屏蔽通风能在机掘工作面前方形成一... 详细信息

旋转射流屏蔽通风是应用于机掘工作面中的一种新型通风方式。在理论分析的基础上,利用计算流体力学软件Fluent对这种通风方式下机掘工作面风流流场和有害物控制情况进行了数值模拟。结果表明:旋转射流屏蔽通风能在机掘工作面前方形成一旋转风幕,将掘进产生的粉尘阻隔在旋转风幕和掘进端头之间的有限空间内,并在吸口吸气流的作用下将其排出;在旋风流场和抽风筒吸气流的共同作用下,集尘-除尘装置风口前方巷道中心吸风口部位压力较周围压力低,从而使气流向抽风筒汇集,大大提高了吸风口的抽吸效果;旋转射流作用下的吸气流动轴线速度衰减较普通抽吸缓慢,提高了控制粉尘的能力,有利于远距离粉尘的捕集;旋转射流在巷道横断面上形成稳定旋风,使得工作面的粉尘和瓦斯被卷吸到巷道中心,并在巷道中心横向风共同作用下将粉尘和瓦斯带到吸风口附近,有利于吸气风筒对粉尘和瓦斯的捕集。

关键词：安全工程机掘工作面旋转射流流场

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机掘工作面气幕降尘系统及其工艺参数的研究

煤炭工程师 1997年第5期 10-13页

作者：刘崇友煤科总院重庆分院

介绍用气幕降尘系统解决机掘工作面的粉尘和瓦斯问题。从理论上探讨了气幕降尘系统的有关工艺参数；从实验上验证了气幕降尘系统的可行性，并展望了气幕降尘系统在煤矿的应用前景。

关键词：矿用气幕降尘器气幕降尘系统机掘工作面

机掘工作面旋转射流屏蔽通风数值模拟及实验研究

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机掘工作面旋转射流屏蔽通风数值模拟及实验研究

作者：丘汉锋湖南科技大学

学位级别：硕士

在矿山机械化程度不断提高、开采强度日趋增大的情况下，掘进工作面粉尘量剧增，不仅给工作面生产人员的身心健康带来危害，还给正常生产安全带来隐患。在目前机掘工作面通风存在不足的形势下，如何对掘进工作面粉尘及有害物进行有效的... 详细信息

在矿山机械化程度不断提高、开采强度日趋增大的情况下，掘进工作面粉尘量剧增，不仅给工作面生产人员的身心健康带来危害，还给正常生产安全带来隐患。在目前机掘工作面通风存在不足的形势下，如何对掘进工作面粉尘及有害物进行有效的控制并及时排放，消弭粉尘及有害物在掘进工作面的危害是矿井通风亟待解决的问题。为了进一步改善机掘工作面作业环境，满足生产安全的要求，本文在相关研究基础上，提出了机掘工作面旋转射流屏蔽通风。旋转射流屏蔽通风作为机掘工作面的一种新的通风方法，在国内外尚属首次研究。旋转射流屏蔽通风是利用旋转射流的卷吸和掺混能力强的特性，在吹散掘进工作面的粉尘和瓦斯及有害物方面具有良好效果，能够实现防止瓦斯局部积聚，加强对工作面粉尘的控制和捕集。由于旋转射流流场的复杂性，目前相关理论还没有完全研究透彻，理论分析比较粗浅，主要依靠实验手段来探讨。机掘工作面旋转射流屏蔽通风理论的研究成功不仅是对机掘工作面通风技术和通风理论的重大突破，同时对旋转射流基础理论的进一步研究也将产生深远的影响。为了更好地推广这一新通风方法，本文以机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场为研究对象，借助流体力学、射流理论和相似理论等相关理论，采用计算流体力学方法和实验室相似模型实验相结合的方法，对机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场分布规律进行研究分析。以下几个方面是本文研究的主要内容：（1）理论分析了机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场形成过程,并阐述了机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场的控尘机理;（2）建立机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场计算模型，利用计算流体力学Fluent软件对其影响参数（喷射倾角、喷射口宽度b、吹吸流量比）进行了数值模拟，并得出各参数中的最佳值。同时对机掘工作面旋转屏蔽射流流场特性进行了分析;（3）应用相似理论，采用缩比模型，制作了实验室机掘工作面旋转射流屏蔽通风相似模型，并搭建了PIV流场测试实验平台;（4）利用先进的PIV粒子成像测量技术对实验模型中的机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场进行了测量工作，实验结果验证了数值模拟结论，为进一步研究机掘工作面旋转射流屏蔽通风理论提供了一定的参考价值。

关键词：机掘工作面旋转射流流场数值模拟相似准则 PIV 实验研究

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机掘工作面旋流通风数值模拟及实验研究

机掘工作面旋流通风数值模拟及实验研究

作者：符建文湖南科技大学

学位级别：硕士

机掘工作面是煤矿井下主要产尘地点之一,也是煤尘瓦斯爆炸事故的多发地点,如何有效地控制机掘工作面粉尘扩散,防止工作面瓦斯局部集聚,已成为矿井掘进通风急需解决的问题。要解决好这一问题,必须对传统的掘进通风方式进行改进。为此,近... 详细信息

机掘工作面是煤矿井下主要产尘地点之一,也是煤尘瓦斯爆炸事故的多发地点,如何有效地控制机掘工作面粉尘扩散,防止工作面瓦斯局部集聚,已成为矿井掘进通风急需解决的问题。要解决好这一问题,必须对传统的掘进通风方式进行改进。为此,近年来有人提出了掘进工作面利用旋流通风方法来解决工作面粉尘和瓦斯问题,并就这一掘进通风新方法,在国内外开展了广泛的研究,取得了可喜的成果。但由于机掘工作面旋流通风风流运动复杂,目前国内外对这种通风方式尚缺乏系统的理论研究,尤其在国内,目前还处于尝试阶段。为了更好地推广应用这一新技术,本文针对机掘工作面旋流通风作用机理,借助流体力学、空气动力学,紊动射流理论及其它相关理论,采用模拟试验手段和计算机仿真技术,从旋流通风工作面风流流场结构,控尘机理及瓦斯运移规律等多方面对机掘工作面旋流通风进行了系统综合的研究:(1)理论分析附壁风筒旋转风幕的形成过程,阐述旋流通风控尘机理及吹散瓦斯作用机理;(2)建立机掘工作面旋流通风气流结构数学模型,利用计算流体力学软件Fluent对这种通风方式的流场进行数值模拟,得出最佳送风参数和吹吸比;(3)以呼吸性粉尘和瓦斯为代表,对旋流通风作用下工作面的粉尘和瓦斯运移规律进行了数值模拟,并与相同送风参数条件下的长压短抽通风方式进行了比较,得出旋流通风不仅能控制机掘工作面粉尘扩散,提高通风装置集尘效果,而且能吹散工作面顶板瓦斯,防止工作面瓦斯局部集聚,具有很好的应用前景;(4)通过模拟试验,进一步研究相关因素对旋流通风效果的影响,验证理论分析。

关键词：机掘工作面旋流通风流场数值模拟实验研究

机掘工作面多风口压抽结合混合式通风数值模拟研究

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机掘工作面多风口压抽结合混合式通风数值模拟研究

作者：骆伟湖南科技大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展，能源需求不大扩大，煤炭作为我国主要能源，如何开发煤炭资源、最大限度降低经济成本和减少矿井事故发生，已成为一个备受关注的问题。机掘工作面作为主要尘源区域，其通风环境对作业人员的健康尤为重要。传统... 详细信息

随着我国经济的快速发展，能源需求不大扩大，煤炭作为我国主要能源，如何开发煤炭资源、最大限度降低经济成本和减少矿井事故发生，已成为一个备受关注的问题。机掘工作面作为主要尘源区域，其通风环境对作业人员的健康尤为重要。传统通风技术在一定程度上可以降低机掘工作面有害物的浓度，但有害物的浓度仍然很高，特别是粉尘浓度依然超标。每年因为尘肺病和煤尘爆炸事故而死亡的人不计其数，严重阻碍了煤炭行业的经济发展。因此提出新型通风方法，降低工作面粉尘浓度，防止瓦斯局部积聚，对于改善工作面环境、确保矿井安全生产有重要意义。通过对广西自治区百色市矿务局那荷煤矿C103机掘工作面现场调研和测试，发现机掘工作面尘源很多，主要产尘点为掘进头和转载点。本文在前人研究的基础上，分析了机掘工作面粉尘特性和运移规律，根据现场机掘工作面产尘特点、长压短抽式通风风流特性，建立了通风物理模型及数学模型，利用FLUENT软件进行数值模拟，得到了长压短抽式通风三维流场的气流组织和粉尘浓度分布。将计算得到的结果与现场测量数据进行对比，验证了模拟计算的正确性和可行性。针对该机掘工作面长压短抽式通风的不足，结合现场实际情况，提出了一种新的掘进通风方式---多风口压抽结合混合式通风。该通风方式在转载点后方设置一个吸风口，对转载点区域进行控尘，并实现对工作面巷道后方的粉尘进行二次控尘;在转载点后方压风筒设置一个分叉风筒，该分叉风筒既可以解决压抽风筒重叠段的风速不足的问题，又可以降低前置压风口的风量和风速，防止前置压风口风量风速过大，造成掘进面端头粉尘飞扬，使吸风口难以将含尘气流全部收集。通过对多风口压抽结合混合式通风三维流场进行数值模拟计算，得出了机掘工作面各区域气流分布特性和粉尘浓度分布规律。通过气流组织分析，当前置压风筒距离掘进头8m～9m，吹吸比为0.8～1.2，后置压风口与司机相距10m～11m、后置吸风口与转载点距离1m时，控尘效果最好，供工程实际应用参考。

关键词：机掘工作面多风口压抽结合混合式通风掘进头转载点数值模拟气流组织粉尘浓度

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机掘工作面旋转射流通风理论探讨

中国安全科学学报 2002年第2期12卷 76-79页

作者：刘荣华王海桥湘潭工学院湘潭工学院资源工程系邮编:411201

湖南省自然科学基金项目 (基金号 :0 1JJY30 19)。【摘　要】　根据旋转射流理论 ,结合机掘工作面作业特点 ,提出在机掘工作面应用旋转射流通风方法 ,以控制工作面粉尘的扩散 ,阻止掘进机作业时所产生的粉尘进入掘进机司机工作区 ;同时... 详细信息

湖南省自然科学基金项目 (基金号 :0 1JJY30 19)。【摘　要】　根据旋转射流理论 ,结合机掘工作面作业特点 ,提出在机掘工作面应用旋转射流通风方法 ,以控制工作面粉尘的扩散 ,阻止掘进机作业时所产生的粉尘进入掘进机司机工作区 ;同时还能防止工作面瓦斯局部积聚 ;通过对旋转射流通风风流结构特点及通风作用机理进行了分析 ,为掘进工作面通风新方法、新技术的研究提供了新的理论及参考依据。

关键词：通风理论旋转射流机掘工作面空气幕罩矿井