综掘工作面双径向旋流屏蔽通风控尘机理

摘要

双径向旋流屏蔽通风是综掘工作面一种新型的通风控尘方式。为了获得该新型通风方式的控尘机理,以广西百色百矿集团某煤矿综掘工作面为原型,建立了综掘工作面双径向旋流屏蔽通风数值仿真模型。基于Fluent软件,采用Realizable k-ε湍流模型和DPM离散相模型相结合,对该种通风方式下的综掘工作面风流流场和粉尘质量浓度分布进行了数值仿真。结果表明:双径向旋流屏蔽通风可在工作面形成2道旋转风幕,即掘进机司机前方的1号风幕与转载点前方的2号风幕;1号风幕在吸风筒吸风作用下形成具有独特的伞形结构,可将掘进产尘屏蔽在掘进端头有限区域;2号风幕可将转载点处扬尘与掘进机司机区域分隔,保证司机区域不被转载点粉尘污染;综掘工作面双径向旋流屏蔽通风所产生的环形径向旋转射流能在巷道横断面形成稳定旋风,而且整个断面速度分布均匀,相较于传统的附壁风筒通风形成的径向风幕具有更高的强度和粉尘阻隔效率;双径向旋转风幕将综掘工作面的两大主要尘源(掘进机产尘和转载点扬尘)与掘进机司机区域有效隔离,阻止粉尘扩散至司机区域,为掘进司机提供一个良好的作业环境;吹吸流量比是影响该通风方式控尘效果的重要参数,司机处粉尘质量浓度随着吹吸流量比的增大呈现先降低后增大的变化趋势,并在吹吸流量比为1.5时达到最低值。