机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场特性数值研究

旋转射流屏蔽通风是应用于机掘工作面中的一种新型通风方式.在理论分析的基础上,利用计算流体力学软件Fluent对这种通风方式下机掘工作面风流流场和有害物控制情况进行了数值模拟.结果表明:旋转射流屏蔽通风能在机掘工作面前方形成一旋转风幕,将掘进产生的粉尘阻隔在旋转风幕和掘进端头之间的有限空间内,并在吸口吸气流的作用下将其排出;在旋风流场和抽风筒吸气流的共同作用下,集尘-除尘装置风口前方巷道中心吸风口部位压力较周围压力低,从而使气流向抽风筒汇集,大大提高了吸风口的抽吸效果;旋转射流作用下的吸气流动轴线速度衰减较普通抽吸缓慢,提高了控制粉尘的能力,有利于远距离粉尘的捕集;旋转射流在巷道横断面上形成稳定旋风,使得工作面的粉尘和瓦斯被卷吸到巷道中心,并在巷道中心横向风共同作用下将粉尘和瓦斯带到吸风口附近,有利于吸气风筒对粉尘和瓦斯的捕集.     

综掘面尘源位置对负压抽风口位置的影响

为探究综掘机配套抽风口位置对巷道除尘效果的影响,利用FLUENT软件建立综掘巷道相似几何模型,开展粉尘从不同尘源位置释放时,压入式通风系统和综掘机配套抽尘系统的流场及粉尘场模拟研究。结果表明:综掘工作面压入式通风系统的粉尘扩散范围在距工作面1～2 m处;综掘机配套抽尘口位置在距工作面1 m时的风流特征最利于除尘且此时各个尘源位置巷道内的粉尘均得到明显改善;当采用综掘机配套抽尘技术后,综掘工作面各个尘源释放粉尘时,巷道内的总体粉尘质量浓度都得到降低,平均除尘效率在80%以上,最高可达93%,可以很好地满足煤矿井下的降尘要求。     

小断面机掘工作面除尘技术的研究

1 前言 随着煤矿机械化程度的提高,高效、大功率掘进机的使用,机械化掘进工作面的粉尘产生量急剧增加。掘进机工作时产生的大量粉尘弥漫整个工作面,粉尘浓度最高可达1～2g/m~3。高浓度的粉尘严重影响矿工的身体健康,威胁矿井安全。我国机掘断面在10m~2以下的较多,采用一些国内外的大型除尘系统,     

综掘工作面除尘系统的研究

<正>掘进机作为煤矿巷道掘进的主要设备,在巷道掘进时会产生大量的粉尘。掘进工作面的工序繁杂,产生粉尘的地点位置多变。随着综采、综掘技术的迅猛发展,开采强度不断增大。于此同时,我国煤矿粉尘污染问题日趋严重。如综掘工作面在只采取内外喷雾时,司机处粉尘浓度高达300～1000mg/m3,而且呼吸性粉     

综掘面旋流风幕抽吸控尘流场数值模拟

针对目前井下巷道内综掘工作面产尘量大,煤尘浓度高,降尘效率低的实际现状,探讨了配有附壁风筒的综掘工作面旋流风幕抽吸控尘的新型降尘方式,建立气体-粉尘颗粒两相流动的数学模型,利用Fluent对巷道流场进行数值模拟,并分析了风流扩散规律、粉尘分布规律以及影响粉尘分布规律的因素.模拟结果显示,综掘面旋流风幕抽吸控尘系统可在机掘工作面的有限空间内形成一个具有屏蔽作用的旋转风幕,将粉尘基本封闭在距掘进面0～3m的范围内.抽风口距离掘进面越近,高浓度粉尘存在范围和巷道中的粉尘浓度越小;增加抽风口个数可以提高除尘效率.     

机掘工作面有效通风及其评价指标研究

就评价机掘工作面的有效通风提出了空气年龄、空气品质、换气效率、排污效率等概念,并分析给出了其指标的计算模型。有效通风指标不仅与空气年龄有关,而且与掘进工作面通风气流组织、污染物浓度及分布特性有关。提高机掘工作面空气品质,除了要提高换气排污效率外,还应有效地组织掘进工作面的通风气流     

综掘工作面压入式风筒出口有效距离研究

综掘工作面是井下粉尘的重要污染场所。对压入式通风综掘工作面而言,压入式风筒出口距掘进头的距离是一个非常重要的工况参数。如何在有效距离范围内提高减尘率也是一项值得研究的工作。采用气固两相流数学模型来研究掘进工作面的粉尘运移规律,采用基于欧拉-拉格朗日法的离散型模型(DPM)模拟粉尘在气场中的运动。采用三维立体模式,借助流体力学软件Fluent对综掘工作面压入式风筒出口距掘进头不同距离时的粉尘运移规律进行数值模拟。综合分析风筒出口距掘进头不同距离时的风速云图和粉尘粒子轨迹及其逃逸统计后发现,在风筒出口风速为12 m/s时,风筒出口距掘进头距离在5~10 m较合适,排尘效果较好;而综掘机安装上挡尘板后,风筒出口距掘进头距离在5~8 m较合适,且同距离情况下,运移到司机处的粉尘粒子较之前明显减少,控尘效果较好。现场应用结果表明,当压入式风筒出口距工作面煤壁距离为6.0~8.5 m时,安装挡尘板后综掘机司机处的粉尘质量浓度减尘率达21%,效果良好。     

矿山巷道三种机械局部通风方式的评价

在矿山巷道的掘进作业及隧道的导洞开挖等工程中，常采用局部机械通风，常见的通风方式有抽出式、压入式和混合式。这3种通风方式各有其特点，但从降低作业面粉尘浓度的角度尚未定量计算分析，在建立通风模型的基础上进行了数学分析，为选择合理的通风方式，确定合理通风量来确保工作面区域粉尘浓度达标，提供了理论论据。     

正压呼吸器防尘系统在岩巷综掘工作面的应用

针对矿井岩巷综掘工作面产尘量大,常规降尘措施不理想,一般呼吸面罩无法有效降低工作面作业人员对粉尘吸收的问题,研制了正压呼吸器防尘系统,并在岩巷综掘工作面底抽巷进行了现场试验。试验结果表明:使用正压呼吸器防尘系统除尘效率达到了70.82%,不使用时除尘效率仅为42.01%,不仅有效降低了工作面的粉尘浓度,改善职工作业环境,而且保证了工作面作业人员对新鲜空气的需求,减少了粉尘对职工身体的危害。     

抽出式通风煤巷掘进过程中粉尘浓度分布规律的数值模拟

根据气固两相流理论，针对矿井掘进工作面的特点，采用计算流体力学的离散相模型（DPM）对掘进工作面通风过程中粉尘浓度进行数值模拟，总结抽出式通风掘进巷道中粉尘浓度的沿程分布及变化规律。     

金属矿山掘进巷道新型通风除尘系统研究与应用

为了减少掘进巷道的粉尘危害,以某金属矿掘进工作面为研究对象,经过现场调研和理论分析,研究开发了1种适合掘进巷道的新型通风除尘系统。介绍了新型通风除尘系统的结构和工作原理,并将该通风除尘系统应用于掘进巷道的粉尘治理,对该系统在掘进巷道的应用效果进行现场测定。研究结果表明:该通风除尘系统将压风筒布置在巷道中心位置的顶部,抽风筒布置在巷道两侧的呼吸带高度,使得掘进工作面的风流位置控制在1.5 m之下,保障了作业人员的职业健康。系统的湿式除尘风机对掘进巷道粉尘除尘效率达到了91%以上,彻底解决了掘进巷道粉尘污染问题。同时该系统能够实现按需通风除尘,净化后的风流可以循环利用,节能效果显著,在金属矿山掘进巷道生产系统具有较好的应用前景。     

直通导叶式微型旋流管组分离效率实验

在矿井井下工作面等粉尘浓度较大的作业场所,直通导叶式微型旋流管组除尘器可满足受空间限制作业场所的初效除尘要求。为研究直通导叶式微型旋流管组的除尘性能,在不同粉尘浓度和抽气率条件下,对直通导叶式微型旋流管组的分离效率进行实验,并对其进气口、排尘口和气流出口的粉尘粒径、形貌进行测试分析。结果表明:直通导叶式微型旋流管组对d50大于14.34 μm的粉尘分离效果较好;当粉尘浓度在200~600 mg/m3、抽气率在0%~5%,直通导叶式微型旋流管组分离效率随着抽气率的增加而逐渐增加;粉尘浓度在600~1 200 mg/m3时,直通导叶式微型旋流管组在抽气率为5%时分离效率可达94%。     

非电力驱动多用途系列喷射式吸风器研制与应用

给出喷射式吸风器的结构及其工作原理;介绍了喷射器的性能与特点;笔者运用喷射器在大型化肥塔类设备内外施焊、等离子切割、球罐喷砂、箱式电炉模壳焙烧及马达线圈高温浸漆等10个不同施工场所进行了实际应用和验证,结果表明,该系列吸风器通风换气或排烟、排尘、排毒等性能安全可靠,且使用效果良好;同时,进一步研讨了改进和完善喷射式吸风器的有关技术问题。     

煤巷掘进过程中粉尘浓度影响因素分析

为了掌握煤巷掘进过程中粉尘浓度变化的影响因素,根据气固两相流理论,针对矿井掘进工作面的特点,采用计算流体力学的离散相模型（DPM）考察了掘进巷道风速、风筒直径、风筒出风口到掘进工作面距离以及风筒的悬挂高度对粉尘浓度变化的影响。结果发现：当掘进巷道风速为0.25-4 m/s时,提高巷道内的通风风速,可以降低巷道内的粉尘浓度,缩短呼吸性粉尘浓度达到稳定的时间,减小工作面粉尘的危害;有利于通风除尘的风筒相关参数为风筒直径0.4-0.6 m、风筒出风口到掘进工作面距离6-7 m、风筒悬挂高度2.0-2.2 m。     

Numerical investigation of powder aerosolization in a mining rock dust dispersion chamber

We have conducted numerical simulations of dust dispersion within the NIOSH Rock Dust Dispersion Chamber. The apparatus consists of a low-speed background ventilation flow down a long box in which is placed a tray containing a rock dust powder. A nozzle upstream of the tray introduces a short pulse of a turbulent horizontal jet flow just above the powder surface. We have utilized an incompressible Reynolds-Averaged Navier-Stokes k-ω model for the turbulent flow; particles are incorporated within a one-way Euler-Lagrangian formalism. The Rock Dust Dispersion Chamber ventilation flow exhibits a recirculation zone just above the powder-containing tray. Aerosolization proceeds via the interplay of the jet pulse flow with the background recirculation flow. The air flow is not well-mixed. The aerosolized dust is convected as a concentration cloud downstream towards the detection zone. For larger particles, gravitational settling depletes the convected cloud, so the instrument behaves as a horizontal elutriator. The instrument is robust with respect to misalignment of the jet nozzle. However, reduced streamwise drift velocity allows mixing to disperse the optically detected dust cloud concentration pulse. Our large particle simulation results compare favorably with published experimental results for large, polydisperse calcium carbonate rock dust.     

煤层注水除尘技术在综掘工作面中的应用

煤巷综掘工作面生产过程中产生大量的煤尘,采掘工作面煤层进人断层和褶皱发育的地带,倾角较大的和厚度大的矿层,其产尘量一般比较大,严重影响煤矿的安全高效生产。为了保障矿井工作人员的身体健康,使作业场所粉尘浓度达到国家规定的要求,实现安全生产,以煤巷综掘工作面为试验研究对象,对煤层注水除尘技术进行了探讨,详细的叙述了其注水工艺,对比了注水前后的粉尘浓度的参数的变化,进行注水工作之后,浮尘达到稳定状态的距离提前了10m左右,煤体含水率随注水钻孔的增加呈现先增加后减小的趋势,对今后的煤层注水除尘工作提供了指导。     

淹没旋转射流的理论分析及力学模型

综述了淹没条件下旋转射流的基本特点、有关理论以及根据边界层流动的力学分析方法得出的淹没自由旋转射流和井筒空间的旋转射流的力学近似分析模型及其解析解,从而为全面深入地研究旋转射流的流动机理,指导该机理在石油工程中的应用,提供了理论基础。     

协同通风影响全断面隧道掘进机工作面岩尘分布规律研究

针对全断面掘进机施工过程中，产生大量岩尘影响施工人员工作环境的问题，采用理论分析、数值模拟与现场测定相结合的方法，以青岛地铁2号线全断面隧道掘进机工作面为对象，对协同通风影响全断面隧道掘进机工作面风流运移与岩尘污染分布规律进行研究。结果表明:在复合式通风模式和一定条件下，在隧道中段会形成由主通风与回风主导的耦合风场；当协同通风量(Qcv)从6 m3/s增大至12 m3/s时，产生的岩尘可控制在距掌子面77.2 m的范围内；当Qcv=8 m3/s时，岩尘最小扩散距离为44.7 m，工作区周围岩尘浓度约为30.1 mg/m3。     

大断面公路隧道施工风流分布规律研究

为了采取有效的通风措施降低钻爆法施工的粉尘浓度,以辛庄隧道为例,通过对其掌子面附近风流的现场实测,系统的开展了风流流场分布规律的研究,并采用Fluent软件进行了数值模拟,模拟结果与实测数据基本吻合。结果表明:隧道内风流速度以风筒出口为界,分为射流扩张区、射流收缩区、涡流区、回流区4个部分;靠近掌子面的同一断面上:风速呈“中间小,两边大”的形式,且回流区面积稍大于射流区面积,其中射流区最大断面积约占整个断面积的40%。研究结果对隧道施工通风除尘具有一定的指导意义和使用价值。