长距离掘巷前压后抽混合式通风数值模拟研究

发布时间：2017-04-12 18:17

  本文关键词：长距离掘巷前压后抽混合式通风数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：井巷工程的施工,特别是凿岩、爆破、装岩等工序产生的烟尘对作业面空气污染严重,加之其施工通常为单一巷道独头施工,巷道的通风不能形成贯穿风流,作业面的环境极其恶劣,为此必须对工作面进行不间断的局部通风。针对长距离掘进通风供风距离长,风筒漏风量大,矿尘、炮烟充斥后路巷道不易排出等特点,矿山常采用混合式局部通风解决工作面环境污染问题。压抽混合式通风排尘效果的好坏主要取决于压抽风筒的布置方式以及压抽风量配比,因此掌握掘进巷道内粉尘在混合式通风流场下的运移扩散规律,研究压、抽风筒合理的布置方式对提高通风排尘效率、创造良好的作业环境、减少粉尘危害、确保从业人员安全健康、提高企业生产效率有重大意义。本文结合青龙山萤石矿掘进巷道爆破和通风排尘的实际情况,依据CFD气固两相流理论,运用FLUENT软件离散相(DPM)模型,对掘进巷道内爆破烟尘在混合式通风过程中的扩散及浓度分布进行数值模拟,形象直观的展现了巷道内爆破烟尘在通风排尘过程中浓度随时间的变化关系;通过改变压、抽风筒口与迎头端面之间的距离、压抽风量配比、风筒悬挂高度,比较不同工况下通风15min后的排尘效果,从而找出前压后抽混合式通风合理的参数。研究结果表明:掘进工作面采用前压后抽混合式通风时,巷道内风流场可分为压风筒出口与射流转向点之间的射流区,射流转向点至工作面之间的涡流区、射流卷吸回流产生的涡流区、回流区、抽风筒吸口至压风筒出口之间的压、吸风流共同作用区五个特征区域;压抽风筒距离迎头面太近或太远都不利于通风排尘,混合式通风压抽风筒存在着最优布置,风筒口越接近最优位置,排尘效果越好,反之,效果越差。对于该矿掘进巷道模型,断面积为4.3m2左右,当压风筒出口与迎头之距L压=8m~10m,抽风筒吸口与迎头之距L抽=30m~35m,压抽风量配比1:1.4时通风排尘效果较好。
【关键词】：掘进巷道 前压后抽混合式通风 非稳态数值模拟 粉尘浓度
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD724
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 掘进工作面通风方式11-14
• 1.2.1 压入式通风12
• 1.2.2 抽出式通风12
• 1.2.3 混合式通风12-13
• 1.2.4 长距离掘进通风存在的问题及解决措施13-14
• 1.3 国内外研究现状14-16
• 1.3.1 掘进巷道混合式通风研究现状14-15
• 1.3.2 掘进通风粉尘分布数值模拟研究现状15-16
• 1.4 研究内容、技术路线16-18
• 1.4.1 研究内容16
• 1.4.2 技术路线16-17
• 1.4.3 FLUENT工作流程图17-18
• 第二章 粉尘扩散及贴壁射流理论18-24
• 2.1 粉尘的理化特性18-19
• 2.1.1 化学成分18
• 2.1.2 粉尘浓度18
• 2.1.3 粉尘分散度18-19
• 2.2 矿尘的沉降和扩散规律19-21
• 2.2.1 矿尘在井巷中的沉降19-20
• 2.2.2 矿尘的扩散20
• 2.2.3 排尘风速20-21
• 2.3 掘进面综合防尘措施21-22
• 2.4 贴壁射流运动22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 掘进巷道内气固两相流数学模型24-35
• 3.1 气固两相流数值模拟24-27
• 3.1.1 气固两相流的模拟方法24
• 3.1.2 气固两相流的基本方程及相间耦合24-27
• 3.2 湍流流动模拟27-30
• 3.2.1 湍流基本方程27-28
• 3.2.2 湍流数值模拟方法28-29
• 3.2.3 标准k-ε 湍流模型29-30
• 3.3 粉尘运动的数学模型30-34
• 3.3.1 两相流动数值模拟常用数学模型30-32
• 3.3.2 颗粒轨道模型32-33
• 3.3.3 颗粒间相互作用模型33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 掘进巷道混合式通风数值模拟35-50
• 4.1 几何模型的建立35-36
• 4.1.1 矿山概况35
• 4.1.2 几何模型35-36
• 4.2 计算网格的生成36-38
• 4.2.1 计算网格分类37
• 4.2.2 计算网格的生成37-38
• 4.3 边界条件38-43
• 4.3.1 连续相边界条件的设定39-40
• 4.3.2 离散相射流源及边界条件设定40-43
• 4.4 数值模拟结果及分析43-49
• 4.4.1 混合式通风风流分布规律数值模拟43-45
• 4.4.2 爆破粉尘浓度随时间变化数值模拟45-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第五章 压抽风口位置、风量配比等参数对通风排尘的影响50-64
• 5.1 压抽风口位置对排尘效果影响的分析50-54
• 5.1.1 压风口位置的确定50-52
• 5.1.2 抽风口位置的确定52-54
• 5.2 压抽风量比对排尘效果影响的分析54-57
• 5.2.1 抽风量等于压风量55
• 5.2.2 抽风量大于压风量55-57
• 5.3 风筒悬挂高度对排尘效果的影响57-60
• 5.4 合理通风参数的确定60-61
• 5.5 现场实验验证61-63
• 5.5.1 测点布置61
• 5.5.2 测试方法61-63
• 5.6 本章小结63-64
• 第六章 结论与展望64-66
• 6.1 主要研究成果与结论64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 攻读学位期间的研究成果70-71

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 傅圣英;任彦斌;;煤巷掘进工作面火灾风流状态分析及特征[A];第十四届海峡两岸及香港、澳门地区职业安全健康学术研讨会暨中国职业安全健康协会2006年学术年会论文集[C];2006年

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本文编号：301876