【摘 要】
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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
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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。
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