独头巷道受限贴附射流特征参数对流场的影响研究

根据独头巷道受限贴附射流规律,基于独头巷道受限贴附射流特征参数计算,分析风筒出口直径与流场的关系、风筒出口风速与射流轴心速度变化的关系等,得出独头巷道受限贴附射流特征参数对流场有影响较大,各项特征参数与流场关系的研究使得对独头巷道的通风环境监控更加有利。从而达到改善此类工况的作业环境并提高此类工况的安全系数。     

独头巷道射流通风流场CFD模拟研究

独头巷道压入式通风是有限空间的受限贴附射流。独头巷道通风风流流场是通风理论和通风设计的基础。笔者根据流体动力学和射流理论 ,建立了独头巷道压入式受限贴附射流通风的紊流k -ε数学模型 ,分析了计算边界条件 ,并应用计算流体动力学 (CFD)的方法模拟了独头巷道射流通风流场 ,从理论上得出了独头巷道有限空间受限贴附射流通风的规律 ,为研究独头巷道合理并有效通风提供了新的理论依据。     

独头巷道受限贴附射流有效射程的 理论研究与数值计算

为了探讨独头巷道受限贴附射流通风有效射程,利用巷道断面面积与风筒出流射流直径,定义了独头巷道射流的受限程度,采用理论分 析与数值计算方法,推导了受限射流无因次距离与沿程断面位置、断面流量和断面平均流速之间的关系式,建立了独头巷道受限贴附射流流动 特性模型。利用该模型,开展了8个不同工况下受限贴附射流的数值计算。结果表明,在受限的情况下,射流区无因次最大截面积出现在无因次 距离为0.200 0处,而无因次最大截面流量位于无因次距离为0.187 5处。理论推导和计算结果表明,所得模型和计算方法能更为准确预测受限 贴附射流的有效射程。     

独头作业面多机射流通风新技术研究

1 射流通风方案的提出 独头作业面是指巷道掘进作业面和采场进路作业面等无贯穿风流的作业地点。这类作业面通常采用局扇和风筒进行局部通风。但是由于爆破作业时,产生的飞石和冲击波对风筒的破坏性较大,常常不能达到排烟排尘的技术要求。另外,高风压局扇的噪声较大,在生产中也难于维持正常运转。独头作     

射流附壁效应在矿井巷道掘进通风中的应用

在有除尘装置和局部通风的独头巷道里,为保证风流从掘进工作面向巷道流出,局部通风装置供给的风量要大于除尘装置的吸入风量,而且上述区域的风速要大于排尘风速0.25米/秒。但是,局部通风装置要获得较大的风量是不容易的。克·雷内尔发明的一种利用射流附壁效应的附壁风筒,能够较     

掘进工作面贴附射流通风浓差理论研究

掘进工作面压入式通风形成的风流是贴附射流。根据流体力学和射流理论 ,通风射流体结构分为起始段和主体段。风筒出口风流是新鲜的 ,射流周围气体中污染物浓度高于射流体的浓度 ,与射流气体存在浓度差。因此 ,其通风射流为浓差射流。笔者分析了贴附射流主体段、起始段的轴心浓差和质量平均浓差 ,得出了计算模型。同时为研究压入式通风过程中污染物的分布提供了新的理论依据     

局部通风风筒直径的选择

应用局部通风提高掘进工作面空气质量是非常普遍的,局部通风的通风效果和经济性与风筒的选择密切相关.从风筒的购置费用、通过风筒局部通风消耗的电费及风筒日常的安装维护费用等最低经济条件下,定量分析了使用经济风筒直径在局部通风系统中的优点,并且得出了经济风筒直径计算式.通过实例验证了经济风筒直径计算式的正确性,获得了工作面所需风量与经济风筒直径的关系.在独头巷道的断面尺寸允许条件下,尽可能采用经济风筒直径进行局部通风,能降低通风能耗、提高风量,达到较好的通风效果.     

双压入贴附送风在高温巷道掘进中的降温规律研究*

为量化研究高温矿井深部开采掘进巷道在抽压混合通风中设备布置及风量分配对降温效果的影响规律问题,利用ANSYS-FLUENT软件数值模拟掘进巷道通风降温模型。首先,提出双压入式混合贴附通风降温思路,并分别建立传统抽压混合通风与双压入式混合通风的巷道三维几何模型;然后,进行6组不同设备布置及风量分配的降温方案对比实验;最后,总结分析双贴附送风在掘进巷道内的降温规律和降温机制。研究结果表明:双贴附送风降温效果显著,后置压入风筒出风口布置于距掘进面30 m处且前置压入风筒与后置压入风筒送风风量比值为0.6时,掘进作业面30 m范围内温度较低且分布均匀。本文实验得出的掘进巷道气温变化规律可为其他类似条件下的通风降温系统研究提供参考。     

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.     

前苏联柔性风筒技术介绍

1 现状调查 前苏联顿巴斯煤矿与顿涅茨工学院的教研人员在80年代对井下独头巷道采用柔性风筒进行通风作了现状调查研究。调查表明,因通风不善造成的事故较多,损失严重。因风筒不能及时跟到工作面所造成的事故占事故总次数的48％,因风机不能开动造成的事故数占21％,因工作面风量不足而引起的事故占21％,因风筒被破坏而造成的事故占12％;有50％的矿山,风量和风压不能满足需要;风筒质量不高,在1000m长的风筒中     

Numerical study on dust movement and dust distribution for hybrid ventilation system in a laneway of coal mine

Coal dust disaster is the most serious problem in a laneway of coal mine. Dust movement regularity for comprehensive mechanized heading face is the key scientific issues for the principle and technology of dust prevention. The special topic on systematic study of the variation regularity of dust movement and dust distribution is presented with hybrid ventilation for the comprehensive mechanized heading face: Euler–Euler method was firstly established on the numerical platform for gas–solid two phase flow in a laneway. And the forces and the dynamic model of dust particles were performed in three-dimensional flow field. Then based on the visible simulations, the movement characteristics of diffusion, sedimentation and accumulation of dust particles were investigated under the action of the complex air flow, and the spatiotemporal variation of dust distribution was studied with hybrid ventilation system. Meanwhile, the obtained dust distribution regularities were compared with the obtainable experimental results. Finally, selected method on different ventilation patterns for dust control was brought out for the heading face according to the gained regularity. The research results is helpful for further understanding of the essence of dust movement with air flow, which could provide more suitable guidance for the principle of dust control and technology of ventilation.     

高温矿井掘进工作面冰块降温数值模拟研究*

为确定冰块在矿井高温掘进工作面降温中的设计参数,以大红山铜矿西矿段高温掘进工作面为对象,开展通风降温和冰块降温下掘进工作面温度场变化的数值模拟,分析冰块量、摆放方式对掘进巷道工作面附近温度场的影响。结果表明:与只采用通风降温方案相比,增加冰块的降温方案降温效果明显;当冰块摆放方式相同时,冰块量越多,有效制冷时间越长,但增加到一定程度时有效制冷时间基本不变;冰块摆放方式对降温效果有显著影响,在相同的冰块量及同一水平摆放方式下,冰块摆放高度与风筒齐平时的降温效果最佳;当冰块量及垂直摆放方式相同时,距掘进工作面越远,掘进工作面附近温度场温度的分布越均匀,制冷空间越大。     

敞开式TBM施工隧道粉尘扩散及除尘系统研究

TBM掘进过程中产生大量粉尘，为了掌握粉尘的分布规律并优化除尘系统，以敞开式TBM为例，采用数值计算方法研究不同除尘风管位置，不同除尘风速和不同掘进面产尘量下的洞内粉尘浓度分布规律。研究结果表明:敞开式TBM隧道施工过程中，掘进面至除尘风管区域质量粉尘浓度较高，在除尘风管口后方区域下降到 2 mg/m3以下；除尘风管布置在距掘进面30 m位置处时，洞内沿程粉尘含量相对较大，除尘风管布置在距掘进面20 m位置处时洞内沿程及TBM支护区域粉尘含量相对较小；排风风速为15 m/s时，敞开式TBM支护区域粉尘质量浓度最小，排风风速为30 m/s时，该区域粉尘质量浓度最大；掘进面产尘量越大，洞内沿程及敞开式TBM支护区域粉尘质量浓度越大，不同产尘量下洞内粉尘浓度均在除尘风管后方达到规范限值以下。     

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     

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。     

老虎台矿55002#掘进面通过F7-1断层前后微震事件的时空特征分析

冲击地压作为一种特殊的矿压显现形式,对抚顺矿业集团老虎台矿深部开采的安全生产造成了严重的影响,在该矿的实际生产中,地质条件是引发冲击地压发生的重要因素。鉴于微震监测系统是目前在煤矿井下监测冲击地压应用较为广泛的手段之一,本文利用波兰ARAM IS/MA微震监测系统对老虎台矿55002掘进工作面通过F7-1断层前后的微震特征信号进行连续观测,分别从时间和空间上研究此掘进面通过断层前后的微震特征,验证了一种典型的冲击地压发生时间前后的微震活动规律,并结合实际地质条件从位置上分析了微震事件与断层等地质构造之间的关系,进而根据空间分析结果圈定了重点防治冲击地压区域,使老虎台矿在该工作面掘进生产中提前采取相应的防范措施,顺利通过断层等地质构造异常区域,确保了安全生产。     

基于CFD的高海拔矿山掘进面通风增氧方案优化

以海拔3 400 m金属矿山为例，基于CFD模拟软件，以矿山巷道内原有氧气质量分数提高5%为目标，设计正交试验，在“长压短抽”通风方式下，优化压入风筒放置高度，分析压入风筒与掘进面距离、供氧管与压入风筒出口水平距离、抽压比3个因素对氧气质量及分布规律的影响。研究结果表明:压入风筒、抽出风筒距掘进面分别为12，3 m，供氧管与压入风筒出口水平距离为6 m，抽压比为0.8时，氧气质量分数提高5%且分布情况达到最佳状态；对氧气分布影响最大的因素为压入风筒出口与掘进工作面的距离，在设置管道布置方案时应重点考虑。     

高海拔矿山掘进工作面局部供氧装置研究*

为缓解高海拔矿山掘进作业面低氧问题,将供氧管与环形空气幕相结合,空气幕在作业人员四周形成空气屏障,设计1种用于高海拔矿山掘进工作面的新型供氧装置。以中国云南某海拔3 400 m的铜矿为例,运用ANSYS Fluent软件建立掘进工作面空间模型,根据矿山实际情况确定边界条件,对比研究单一供氧管模式和新型供氧装置的富氧效果差异,并分析空气幕出风口形式、风量对富氧效果的影响。研究结果表明:新型供氧装置的富氧效果优于单一供氧管模式;环状缝隙出风口优于圆孔出风口,并且当环状缝隙宽度为0.010 m、风量为0.014 m3/s时,呼吸带平均氧气质量分数为27.59%,达到最佳富氧效果。新型供氧装置能有效提高作业人员周围呼吸带区域的氧气质量分数。