掘进巷道爆破后混合式通风数值模拟

摘要

在井巷工程中,凿岩爆破是巷道掘进施工的常用方法,放炮生成的炮烟恶化了井下作业环境,是威胁矿山安全生产的重要因素之一。为提高劳动生产率和确保矿山安全生产,必须在掘进爆破后,对巷道实施有效通风,迅速地将炮烟稀释并排走。混合式通风是对大断面巷道或隧道掘进行之有效的通风方法。论文运用计算流体力学软件对混合式通风进行系统地研究,考察了通风时间、风口位置、通风量等因素对排烟效果的影响,得到炮烟的运移和分布规律,并对混合式通风与压入式通风做对比。
　　炮烟浓度场的模拟结果表明,在掘进巷道爆破后进行混合式通风的过程中,炮烟的运移和分布规律与风流的流动规律密切相关,各区域炮烟浓度按风流的流向而先后下降,浓度高低与风流的速度及流线有直接关系,风速大的区域炮烟浓度低,风速小、风流循环的区域炮烟浓度高。
　　考察影响排烟效果的主要因素,由模拟结果得出:①通风时间与炮烟浓度符合负指数函数的关系;②吹、吸风口位置不同,排烟效果具有明显的差异;③通风量与炮烟浓度符合负指数函数的关系。
　　对比混合式通风与压入式通风的排烟效果得出,采用混合式通风,炮烟由吸风口卷吸并经风筒排走,炮烟基本被控制在掘进工作面到吸风口之间的巷道空间内;采用压入式通风,炮烟沿巷道流动并从出口排出,污染了整条巷道,排烟时间随掘进长度增加而延长。
　　论文的研究成果对掘进巷道或隧道混合式通风的设计和应用具有实际的指导意义,可在同类工程中推广。

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第一章绪论

1.1概述

1.2国内外研究现状

1.3研究内容及研究方法

第二章掘进通风的基本理论

2.1掘进通风方式介绍

2.2掘进通风风量计算

2.3混合式通风的布置

2.4通风要求

2.5本章小结

第三章掘进巷道爆破后混合式通风的数值模型

3.1计算流体力学简介

3.2物理模型的建立

3.3数学模型的建立

3.4定解条件

3.5数值求解方法

3.6本章小结

第四章掘进巷道爆破后混合式通风数值模拟

4.1数值模拟过程与主要参数设置

4.2掘进巷道爆破后混合式通风的风流速度场

4.3掘进巷道爆破后混合式通风的炮烟浓度场

4.4通风时间与炮烟浓度的关系

4.5风口位置对通风排烟效果的影响

4.6风量对通风排烟效果的影响

4.7本章小结

第五章掘进巷道爆破后混合式通风与压入式通风的对比

5.1掘进巷道压入式通风的物理模型

5.2混合式通风与压入式通风的风流速度场对比

5.3混合式通风与压入式通风的炮烟浓度场对比

5.4本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文