综掘工作面粉尘运移规律与多级防尘技术研究

发布时间：2020-09-18 21:19

　　 随着煤矿巷道断面的扩大和超长距离快速掘进工艺的实施,综掘工作面产尘量急剧增加,由于其独头长距离通风的特点,导致大量粉尘在迎头面聚集并扩散至整个巷道,恶劣的工况环境加大了对井下作业人员安全和健康的危害。因此,研究综掘工作面高效防尘应用技术具有重要意义。本文应用流场理论分析方法,借助Fluent软件对建新矿4210综掘工作面单一压入式通风时风流场和粉尘场分布规律进行了模拟分析,得出掘进机司机位置处会形成低风速涡流区而导致粉尘积聚以及回流区和射流区风流场与粉尘浓度沿程分布情况;通过模拟结果与实测数据比对,验证了模拟方法的可行性。其次,应用上述方法对玉华矿2410综掘工作面采用的抽、压组合式除尘通风方式进行了数值模拟,并结合实测数据计算,得出该除尘方式的效率与合理工艺参数范围;参照上述分析结果对建新煤矿4210综掘工作面拟采用抽、压组合式除尘通风方式进行了设计及模拟分析,得出其除尘效率;通过研究该除尘通风方式下粉尘粒径分布规律,得出距迎头面50m后,对人体造成较大危害的小颗粒粉尘(粒径小于40μm)所占比例达60%以上,有必要对其进一步治理的结论。最后,针对建新矿4210巷道中剩余的小颗粒粉尘和二运转载点处扬尘的问题,提出在巷道距迎头面40m位置处(警戒线处)设置湿式全断面捕尘帘降尘系统进行捕尘的方案。文中根据系统功能需求进行了硬件和软件设计以及实验平台搭建,功能测试结果能达到预期效果。研究结论深化了对综掘工作面风流场、粉尘运移和浓度沿程分布规律的认识,综合运用抽、压组合式除尘通风、综掘机内外喷雾和湿式全断面捕尘帘降尘系统等多级防尘手段,能显著提高4210综掘工作面除降尘效果,为井下作业人员的安全和身心健康提供了保障。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD714.4
【部分图文】：

3 综掘工作面粉尘运移的数值模拟 综掘工作面粉尘运移的数值模求解流程拟仿真大多是基于Fluent软件实现的，Fl热传导反应等物理现象的能力。数值模拟法将其离散到各网格节点建立离散方程组计算方法主要有有限元法（FEM）、有限线法等离散化方法，应用以上方法能够将，并通过初始给定的一组猜测值开始迭代层次的迭代计算，直至得出收敛解为止[3敛速度。遵循如下步骤：

3 综掘工作面粉尘运移的数值模拟（5）风筒压入式出风筒视为直径为 1m 的圆柱体，建新煤矿 4210 综掘工作面风筒的轴板 2.9m，风筒悬挂在巷道右上角；玉华煤矿 4210 综掘工作面风筒的轴线距离m，风筒悬挂在巷道左上角。（6）矿用湿式除尘风机矿用湿式除尘风机结构比较复杂，将整体看作直径为 0.8m 风筒，风筒吸风口距离为 4m，风筒悬挂在掘进机正上方，建新煤矿 4210 工作面和玉华煤矿 24风筒的轴线距离底板分别为 2.5m 和 1.9m。

西安科技大学硕士学位论文18图 3.3 综掘工作面网格划分示意图3.3.3 模型参数及边界条件的确定求解器类型按时间上为稳态和计算时速度为绝对速度进行设定，并设置操作压力以及 Y 方向的重力加速度。本文贴附射流通风为湍流，采用 Realizable k-ε模型。模拟采用风速入口，压风筒总风量 527.59m3/min，风筒直径为 1 m，换算成风速为 11.2m/s，而现场巷道出口的风速或压强是不稳定的，在流场出口处采用 Outflow（出流）条件时迭代过程容易收敛。由公式（3.2）计算雷诺数为 787255，公式（3.3）计算湍流强度为 2.93%。其余的参数按表 3.1 设置。水利直径计算公式：SAdH4 (3.1)式中： — 水利直径

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本文编号：2822192