综采工作面呼吸性粉尘分布规律的数值模拟研究

发布时间：2017-07-05 06:00

  本文关键词：综采工作面呼吸性粉尘分布规律的数值模拟研究

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【摘要】：粉尘在煤矿井下生产过程中产生于多个作业环节,并严重危害着井下作业人员的安全和健康,其中呼吸性粉尘(呼尘)特别是PM2.5粉尘对人体的危害最大。综采工作面作为主要的产尘区域之一,在采煤机内外喷雾正常工作,工作面没有其他降尘措施的情况下,其风流中呼尘含量通常远高于《煤矿安全规程》的要求。因此,掌握呼尘的分布规律,对制定更高效的除降尘措施有着重要的意义。本文以蒲白矿务局朱家河煤矿14618综采工作面为研究对象,建立了三维几何模型,划分了计算网格;以气固两相流理论为基础,建立了Euler-Lagrange框架下的呼尘在综采工作面中随风流运动的DPM模型,选择雷诺平均法中的Realizable k-ε模型作为湍流流场的模拟方法;应用SIMPLEC算法作为气固两相流动的数值解法,使用Fluent软件作为计算平台对综采工作面呼尘运动分布情况进行了数值模拟,并与现场实测数据进行了对比验证。对模拟结果分析得出,由于呼尘难以沉降且易随风流扩散的特性,无论逆风或顺风截割时,在人行道呼吸带处呼尘浓度均是从采煤机机身及支架移架处开始向下风向逐渐升高,因此,提出应将采煤机上下风向10m的范围内以及移架处作为除降尘的重点区域。最后通过改变风流速度,对比了几种风速下的呼尘浓度分布情况,综合多种因素,提出了在该工作面中有利于将对人行道呼吸带处呼尘浓度控制在较低水平的最优风速。
【关键词】：综采工作面 呼吸性粉尘 分布规律 数值模拟
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD714
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.2.1 粉尘运动分布规律研究现状9
• 1.2.2 呼吸性粉尘研究现状9-10
• 1.3 论文研究的主要内容及技术路线10-12
• 1.3.1 主要研究内容10
• 1.3.2 技术路线10-12
• 2 粉尘性质及多相流理论12-20
• 2.1 综采工作面粉尘的基本性质12-13
• 2.2 气固两相流理论13-19
• 2.2.1 连续相控制方程13-17
• 2.2.2 离散相动力学特性17-19
• 2.3 本章小结19-20
• 3 综采工作面模型建立及数值模拟20-36
• 3.1 模型的建立22-26
• 3.1.1 几何模型的建立22-23
• 3.1.2 计算网格的生成23-24
• 3.1.3 模型参数及边界条件的确定24-26
• 3.2 综采工作面风流分布的数值模拟26-34
• 3.2.1 风流速度分布情况模拟分析26-30
• 3.2.2 风流矢量分布情况模拟分析30-33
• 3.2.3 模拟有效性验证33-34
• 3.3 本章小结34-36
• 4 呼吸性粉尘分布规律分析36-56
• 4.1 颗粒相运动数学模型的确定36-37
• 4.2 颗粒相模型的定解37-41
• 4.2.1 模型参数的确定37-40
• 4.2.2 边界条件的确定40-41
• 4.3 呼吸性粉尘运动分布规律模拟及分析41-53
• 4.3.1 逆风截割时呼尘分布情况分析41-46
• 4.3.2 顺风截割时呼尘分布情况分析46-49
• 4.3.3 PM2.5 浓度分布情况分析49-53
• 4.4 风速对呼尘浓度分布的影响分析53-54
• 4.5 本章小结54-56
• 5 总结与展望56-58
• 5.1 研究结论56
• 5.2 展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 附录62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 白若男;张琦;于海明;马骁;陈洪涛;;综采工作面风速对粉尘分布规律影响的数值模拟分析[J];煤矿安全;2015年09期

2 程卫民;张清涛;刘中胜;聂文;;综掘面粉尘场数值模拟及除尘系统研制与实践[J];煤炭科学技术;2011年10期

3 程卫民;聂文;周刚;左前明;;煤矿高压喷雾雾化粒度的降尘性能研究[J];中国矿业大学学报;2011年02期

4 王鹏飞;黄俊歆;朱卓慧;李石林;;普采工作面呼吸性粉尘浓度分布的数学模型[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2010年04期

5 刘建;姚海飞;金龙哲;欧盛南;魏传光;;基于罗森-拉姆勒分布函数的粉尘分散度分析[J];北京科技大学学报;2010年09期

6 程卫民;刘伟;聂文;周刚;崔向飞;孙鑫;;煤矿采掘工作面粉尘防治技术及其发展趋势[J];山东科技大学学报(自然科学版);2010年04期

7 程卫民;周刚;左前明;聂文;王刚;;喷嘴喷雾压力与雾化粒度关系的实验研究[J];煤炭学报;2010年08期

8 李德文;郭胜均;;中国煤矿粉尘防治的现状及发展方向[J];金属矿山;2009年S1期

9 姚海飞;金龙哲;欧盛南;杨继星;魏传光;;基于全工班的煤矿呼吸性粉尘特点的研究[J];中国安全科学学报;2009年01期

10 刘毅;蒋仲安;蔡卫;周凤增;郭达;刘宝东;;综采工作面粉尘运动规律的数值模拟[J];北京科技大学学报;2007年04期

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本文编号：520694