基于风筒直径及位置参数优化的综掘面粉尘运移规律研究

摘要

粉尘是我国煤矿五大灾害之一，其危害主要表现在粉尘爆炸和职业病两个方面，严重危害煤矿工人的生命安全及身体健康。其中，煤矿矿井掘进工作面是煤矿井下的一大主要产尘地点，由于其产尘量大，受通风条件限制等因素影响，导致现场工作环境恶劣，因此，一直是我国煤矿粉尘治理的重点、难点。压入式通风是我国煤矿掘进工作面最常用的通风方式，其中风筒直径及悬挂位置的不同对巷道内粉尘的运移规律有很大影响。
　　本文通过对西山煤电集团，西曲矿8103掘进工作面粉尘测点布置，利用CCZ-20式粉尘采样器对现场进行粉尘采样，对采集回来的粉尘样品进行称重计算，测出相关地点的粉尘浓度。利用origin软件对所测数据进行分析，得出巷道内粉尘的分布运移规律。同时利用FLUENT软件对巷道粉尘的运移规律进行了数值模拟，研究了采用不同直径（0.6m，0.7m，0.8m）风筒，悬挂在不同位置（左帮上角，左帮中间）时，巷道内的粉尘运移规律，并将实测数据与模拟数据进行对比，验证了模拟数据的正确性，对掘进工作面通风参数进行优化。
　　实测研究显示：在掘进工作面巷道内，远离风筒一侧，近底板位置粉尘浓度一向较高，而靠近风筒一侧近顶板位置粉尘浓度较高。在靠近掘进工作面位置处风流对粉尘浓度的影响很大，全尘中粒径较大的粉尘颗粒沉降速度较快，且大粒径粉尘的沉降也会影响呼吸性粉尘的沉降，从而减小呼吸性粉尘的浓度。在距离掘进工作面300m位置后，巷道内粉尘浓度开始趋于均匀，在距离巷道进口位置较近的地方，皮带运输机的转载点位置处呼吸性粉尘浓度较高。
　　数值模拟结果显示：当采用相同直径风筒供风时，风筒悬挂在巷道左上角位置时巷道内的粉尘浓度比风筒悬挂在巷道左帮中间时较小。当风筒悬挂在巷道左帮上角位置时，采用0.7m直径风筒供风巷道内的粉尘浓度比采用0.6m和0.8m直径风筒供风时较小。
　　通过将数值模拟和现场实测数据对比得出，数值模拟结果与现场实测有一定的差异，但是粉尘浓度的降低趋势相同，数值模拟结果可以定性分析巷道内的粉尘运移规律，但是不能够对固定位置的粉尘浓度做定量分析。研究结果为我国掘进工作面风筒直径及位置参数优化提供了一定的理论及实验基础。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2研究背景

1.3国内外研究状况

1.4本文研究的主要内容和方法

第二章 掘进工作面粉尘运移理论研究

2.1粉尘的来源

2.2粉尘的产生机理

2.3粉尘的颗粒特性

2.4粉尘的微观运动分析

2.5本章小结

第三章 掘进工作面粉尘运移规律实测研究

3.1西曲矿8103掘进工作面概况

3.2测尘仪器介绍

3.3采样方法

3.4本章小结

第四章 掘进工作面粉尘运移规律数值模拟研究

4.1FLUENT软件介绍

4.2FLUENT软件离散相模拟理论基础

4.3FLUENT软件离散相模拟步骤

4.4西曲矿8103综掘面模型的建立

4.5模拟结果分析

4.6数值模拟结果验证

4.7本章小结

第五章 结论与展望

5.1主要研究内容及结论

5.2不足及展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文