矿山地下巷道活塞风特性及对通风系统稳定性影响研究

发布时间：2020-07-05 12:20

【摘要】：随着开采深度的逐渐延伸导致矿井通风难度的加大和不稳定性问题日趋严重,轨道运输作为矿井辅助运输系统仍居首位,运输设备在巷内运动时产生的活塞效应使巷内气流不断发生变化而呈现极强的瞬态性,其对通风系统的稳定性存在一定影响。由于有效地预防和控制井下灾害离不开稳定可靠的通风系统,如何保证井下作业环境安全健康是矿井通风面临的难题之一。因此深入了解运输设备在巷内运动时产生的活塞风风场和压力场,确定各影响因素的相关性及其对通风阻力的变化,对保证通风系统稳定性,降低巷道通风阻力具有重要意义。论文首先根据矿井通风理论、计算流体力学、空气动力学、能量守恒、活塞风效应等相关理论建立相应的数学物理模型,借鉴前人的研究结果,理论推导了矿车不同运行状态下巷内活塞风的计算式。利用FLUENT流体力学软件模拟分析了活塞风与各影响因素之间的关系,并采用SPSS软件分析了各因素之间的相关性,确定了活塞风影响因素的强弱排序。以某金属矿山运输巷道为测定对象,研究了矿车不同运行状态和不同矿车长度对巷道通风阻力、风阻的影响。主要结论如下:(1)理论分析可知,无论巷内有无通风,运输设备运行都会产生活塞效应。活塞风速大小与巷内通风风速大小、矿车运行速度、矿车不同运行状态、矿车长度、阻塞比、巷道总长度等因素有关,活塞效应对矿井通风系统的稳定性具有一定的影响。(2)数值模拟可知,矿车顺风运行时产生的活塞风速与巷内通风风速成一次反比关系,其通风风速越大,产生的活塞风越小,活塞效应越不明显。矿车运行产生的活塞风速与阻塞比成二次正比关系,阻塞比越大,产生的巷内活塞风速越大,活塞效应越强。矿车运行产生的活塞风速与矿车运行速度成一次正比关系,矿车运行速度越大,活塞效应越明显,产生的活塞风速越大。(3)相关性分析可知,矿车运行产生的活塞风速与运行速度呈正相关性,与巷内通风风速呈负相关性,与阻塞比呈正相关性。Pearson相关性系数为:运行速度0.816,巷内通风风速-0.667,阻塞比0.029。影响活塞风强弱程度排序为:运行速度巷内通风风速阻塞比。(4)矿山实测表明,矿车不同运行状态对巷道造成阻力和总风阻影响排序为:逆风运行静止顺风运行;矿车长度越长,矿车运行时产生的通风阻力和风阻就越大,巷内活塞效应越明显。论文研究成果可为矿山地下巷道如何有效控制巷道活塞效应提供理论依据,为降低设备运行产生活塞风速提供技术指导,对保证矿井通风系统稳定具有重要的现实意义。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD72
【图文】：

第四章 巷道活塞风影响因素模拟及相关性分析，以电机车牵引两台矿车为研究对象，其矿车型号为 KC2.5-6，总长度约为 长×宽×高为 3500mm×1250mm×1300mm，如图 4.1 所示。测定时，采用热球风速仪进行风速测定。测定时矿车运行速度为 2m/s，逆风测量的准确性以及保证测量人员的安全性，测定时，等矿车尾部通过测点位人员立即采用侧身法进行测定，并记录测点风速在矿车通过测点位置后随运化数据。巷内测点布置如图 4.2 所示，共布置两个测点，相距 30m。

图 4.1 KC2.5-6 矿车实物图V矿V空气100m测点1 测点230m20m图 4.2 测点布置图4.2.3 数据的处理及对比分析由于风速瞬时性，所以测定采用连续测量读数的方法反复读数 3 次，数据测定完成后进行整理，其采用侧身法的所测得的风速需转化为实际风速，转换公式采用（4-1）

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本文编号：2742594