机掘工作面多风口压抽结合混合式通风数值模拟研究

发布时间：2017-04-30 20:01

  本文关键词：机掘工作面多风口压抽结合混合式通风数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：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
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD724
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题12-20
• 1.2.1 机掘工作面通风控尘研究现状12-16
• 1.2.2 机掘工作面降尘研究现状16-18
• 1.2.3 转载点控尘降尘研究现状18-19
• 1.2.4 存在的问题19-20
• 1.3 本文研究目的、内容及方法20-22
• 1.3.1 研究目的20
• 1.3.2 研究内容20-21
• 1.3.3 研究方法21-22
• 参考文献22-27
• 第二章 机掘工作面粉尘特性及混合式通风控尘理论27-37
• 2.1 机掘工作面简介27-28
• 2.2 机掘工作面粉尘来源及特性28-31
• 2.2.1 机掘工作面粉尘来源28
• 2.2.2 粉尘特性28-31
• 2.3 机掘工作面长压短抽混合式通风控尘理论31-36
• 2.3.1 有限空间贴附射流理论31-33
• 2.3.2 汇流理论33-35
• 2.3.3 可控循环风理论35-36
• 2.4 本章小结36
• 参考文献36-37
• 第三章 机掘工作面长压短抽式通风现场测试及数值模拟对比分析37-56
• 3.1 机掘工作面现场测试37-46
• 3.1.1 机掘工作面概况37-38
• 3.1.2 测量内容及方法38-39
• 3.1.3 风速的测量39-41
• 3.1.4 粉尘浓度的测量41-44
• 3.1.5 粒径的测量44-46
• 3.2 机掘工作面长压短抽式通风三维流场数值模拟46-52
• 3.2.1 CFD 软件简介46
• 3.2.2 气固两相流理论46-47
• 3.2.3 物理模型及网格划分47-49
• 3.2.4 数学模型49-50
• 3.2.5 计算模型假设及求解条件50-51
• 3.2.6 模拟结果及分析51-52
• 3.3 模拟与测量值对比结果分析52-55
• 3.3.1 风速对比52-53
• 3.3.2 粉尘浓度对比53-55
• 3.4 本章小结55
• 参考文献55-56
• 第四章 机掘工作面多风口压抽结合混合式通风气流组织数值模拟56-65
• 4.1 机掘工作面多风口压抽结合混合式通风气流组织分析56-58
• 4.2 物理模型建立58
• 4.3 模型设置58
• 4.4 模拟结果与分析58-64
• 4.4.1 速度分布59-60
• 4.4.2 压强分布60-61
• 4.4.3 粉尘浓度分布61-63
• 4.4.4 尘源颗粒轨迹63-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 机掘工作面多风口压抽结合混合式通风气流组织优化研究65-78
• 5.1 机掘工作面多风口压抽结合混合式通风气流组织影响因素分析65-66
• 5.2 不同因素对多风口压抽结合混合式通风气流组织分布的影响66-74
• 5.2.1 吹吸比对气流组织的影响66-68
• 5.2.2 后置吸风口的位置对气流组织的影响68-70
• 5.2.3 前置压风口的位置对气流组织的影响70-73
• 5.2.4 后置压风口的位置对气流组织的影响73-74
• 5.3 最佳参数分析74-76
• 5.3.1 前置压风口不同位置时最佳吹吸比74-75
• 5.3.2 后置压风口不同位置时最佳吹吸比75-76
• 5.4 本章小结76-78
• 第六章 结论与展望78-81
• 6.1 主要结论78-79
• 6.2 创新点79
• 6.3 研究展望79-81
• 致谢81-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的项目82

【参考文献】

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本文编号：337465