大采高综采工作面呼吸带风流及粉尘运移数值模拟研究

发布时间：2023-10-06 11:39

　　随着科技进步,选用大采高综采的煤矿日渐增多,大型机械设备的应用及开采强度的提高使采煤效率迅速增长。但是高强度开采及效率提升会导致粉尘浓皮激增,而人型机械设备的存在,使得综采工作面风流分布变化复杂,且工作面空间不同区域,不同高度的粉尘质量浓度分布情况也不同。粉尘不仅危害井下工人身体健康,还会使设备损耗加剧,造成工作环境恶化,研究工作面呼吸带附近的粉尘质量浓度分布及沿程变化趋势,及影响粉尘分布的主要因素,能够帮助寻找重点防尘区域,为降低粉尘危害提供理论基础。本文以气固两相流,粉尘性质等理论为基础,使用ANSYS FLUENT等软件,通过理论分析原理、现场实测、数值模拟相结合的方法,对大采高综采工作面在多工序、多尘源情况下进行实测和数值模拟研究,研究内容和成果如下:首先,通过现场观测,测定了综采工作面不同位置粉尘颗粒粒径分布规律、粉尘分散度、质量浓度等参数。以实测数据分析计算结果为依据,确定模型的边界条件、离散相及连续相参数,为模拟整个综采工作面空间内的气-尘耦合运移的速度场和浓度场分布规律打下基础。其次,研究了井下工作面粉尘基本性质及其随风运移物理模型,工作面几何模型,选择粉尘运移的数学模...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 气固两相流及粉尘分布研究现状
        1.2.2 粉尘及风流运动及分布数值数值模拟研究现状
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 论文主要研究内容
        1.3.2 论文技术路线
2 工作面粉尘粒径分布特征测定
    2.1 工作面概述
    2.2 大采高综采工作面粉尘来源及性质
        2.2.1 井下粉尘来源
        2.2.2 井下粉尘的基本性质
        2.2.3 粉尘的危害
    2.3 测定方法及测点布置定
    2.4 粉尘粒径分布分析
        2.4.1 粉尘分散度测定原理及方法
        2.4.2 粉尘分散度测定结果及分析
    2.5 现场粉尘质量浓度测定
        2.5.1 粉尘质量浓度测定原理及方法
        2.5.2 粉尘质量浓度测定结果及分析
    2.6 本章小结
3 工作面粉尘多相流模拟场景构建
    3.1 大采高综采工作面数学模型及多相流理论
        3.1.1 气固两相流理论
        3.1.2 连续相数学模型
        3.1.3 离散相数学模型
    3.2 工作面几何模型建立
    3.3 网格划分
    3.4 数值模拟模型参数及边界条件设定
        3.4.1 求解模型及参数设定设定
        3.4.2 离散相求解器参数的设定
        3.4.3 数值求解步骤
    3.5 本章小结
4 工作面呼吸带粉尘分布与运移模拟结果分析
    4.1 大采高工作面呼吸带风流及粉尘运移模拟结果
        4.1.1 大采高工作面风流分布
        4.1.2 大采高工作面呼吸带粉尘质量浓度分布
    4.2 不同入口风速对工作面呼吸带风流及粉尘分布影响
        4.2.1 不同入口风速工作面风速分布云图
        4.2.2 不同入口风速工作面粉尘质量浓度云图
    4.3 湍流扰动对呼吸带粉尘质量浓度及风流分布的影响
    4.4 呼吸带高度粉尘浓度变化趋势
    4.5 大采高与普通采高工作面呼吸带风流及粉尘分布模拟对比分析
        4.5.1 普通采高工作面几何模型
        4.5.2 风流分布规律模拟结果对比
        4.5.3 粉尘质量浓度分布规律模拟结果对比
    4.6 本章小结
5 结论及展望
    5.1 研究结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3851784