隨著煤礦巷道斷面的擴(kuò)大和超長(zhǎng)距離快速掘進(jìn)工藝的實(shí)施,綜掘工作面產(chǎn)塵量急劇增加,由于其獨(dú)頭長(zhǎng)距離通風(fēng)的特點(diǎn),導(dǎo)致大量粉塵在迎頭面聚集并擴(kuò)散至整個(gè)巷道,惡劣的工況環(huán)境加大了對(duì)井下作業(yè)人員安全和健康的危害。因此,研究綜掘工作面高效防塵應(yīng)用技術(shù)具有重要意義。本文應(yīng)用流場(chǎng)理論分析方法,借助Fluent軟件對(duì)建新礦4210綜掘工作面單一壓入式通風(fēng)時(shí)風(fēng)流場(chǎng)和粉塵場(chǎng)分布規(guī)律進(jìn)行了模擬分析,得出掘進(jìn)機(jī)司機(jī)位置處會(huì)形成低風(fēng)速渦流區(qū)而導(dǎo)致粉塵積聚以及回流區(qū)和射流區(qū)風(fēng)流場(chǎng)與粉塵濃度沿程分布情況;通過(guò)模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì),驗(yàn)證了模擬方法的可行性。其次,應(yīng)用上述方法對(duì)玉華礦2410綜掘工作面采用的抽、壓組合式除塵通風(fēng)方式進(jìn)行了數(shù)值模擬,并結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算,得出該除塵方式的效率與合理工藝參數(shù)范圍;參照上述分析結(jié)果對(duì)建新煤礦4210綜掘工作面擬采用抽、壓組合式除塵通風(fēng)方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)及模擬分析,得出其除塵效率;通過(guò)研究該除塵通風(fēng)方式下粉塵粒徑分布規(guī)律,得出距迎頭面50m后,對(duì)人體造成較大危害的小顆粒粉塵(粒徑小于40μm)所占比例達(dá)60%以上,有必要對(duì)其進(jìn)一步治理的結(jié)論。最后,針對(duì)建新礦4210巷道中剩余的小顆粒粉塵和二運(yùn)轉(zhuǎn)載點(diǎn)處揚(yáng)塵的問(wèn)題,提出在巷道距迎頭面40m位置處(警戒線(xiàn)處)設(shè)置濕式全斷面捕塵簾降塵系統(tǒng)進(jìn)行捕塵的方案。文中根據(jù)系統(tǒng)功能需求進(jìn)行了硬件和軟件設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建,功能測(cè)試結(jié)果能達(dá)到預(yù)期效果。研究結(jié)論深化了對(duì)綜掘工作面風(fēng)流場(chǎng)、粉塵運(yùn)移和濃度沿程分布規(guī)律的認(rèn)識(shí),綜合運(yùn)用抽、壓組合式除塵通風(fēng)、綜掘機(jī)內(nèi)外噴霧和濕式全斷面捕塵簾降塵系統(tǒng)等多級(jí)防塵手段,能顯著提高4210綜掘工作面除降塵效果,為井下作業(yè)人員的安全和身心健康提供了保障。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TD714.4
【部分圖文】：

3 綜掘工作面粉塵運(yùn)移的數(shù)值模擬 綜掘工作面粉塵運(yùn)移的數(shù)值模求解流程擬仿真大多是基于Fluent軟件實(shí)現(xiàn)的，F(xiàn)l熱傳導(dǎo)反應(yīng)等物理現(xiàn)象的能力。數(shù)值模擬法將其離散到各網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)建立離散方程組計(jì)算方法主要有有限元法（FEM）、有限線(xiàn)法等離散化方法，應(yīng)用以上方法能夠?qū)ⅲ⑼ㄟ^(guò)初始給定的一組猜測(cè)值開(kāi)始迭代層次的迭代計(jì)算，直至得出收斂解為止[3斂速度。遵循如下步驟：

3 綜掘工作面粉塵運(yùn)移的數(shù)值模擬（5）風(fēng)筒壓入式出風(fēng)筒視為直徑為 1m 的圓柱體，建新煤礦 4210 綜掘工作面風(fēng)筒的軸板 2.9m，風(fēng)筒懸掛在巷道右上角；玉華煤礦 4210 綜掘工作面風(fēng)筒的軸線(xiàn)距離m，風(fēng)筒懸掛在巷道左上角。（6）礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)礦用濕式除塵風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，將整體看作直徑為 0.8m 風(fēng)筒，風(fēng)筒吸風(fēng)口距離為 4m，風(fēng)筒懸掛在掘進(jìn)機(jī)正上方，建新煤礦 4210 工作面和玉華煤礦 24風(fēng)筒的軸線(xiàn)距離底板分別為 2.5m 和 1.9m。

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文18圖 3.3 綜掘工作面網(wǎng)格劃分示意圖3.3.3 模型參數(shù)及邊界條件的確定求解器類(lèi)型按時(shí)間上為穩(wěn)態(tài)和計(jì)算時(shí)速度為絕對(duì)速度進(jìn)行設(shè)定，并設(shè)置操作壓力以及 Y 方向的重力加速度。本文貼附射流通風(fēng)為湍流，采用 Realizable k-ε模型。模擬采用風(fēng)速入口，壓風(fēng)筒總風(fēng)量 527.59m3/min，風(fēng)筒直徑為 1 m，換算成風(fēng)速為 11.2m/s，而現(xiàn)場(chǎng)巷道出口的風(fēng)速或壓強(qiáng)是不穩(wěn)定的，在流場(chǎng)出口處采用 Outflow（出流）條件時(shí)迭代過(guò)程容易收斂。由公式（3.2）計(jì)算雷諾數(shù)為 787255，公式（3.3）計(jì)算湍流強(qiáng)度為 2.93%。其余的參數(shù)按表 3.1 設(shè)置。水利直徑計(jì)算公式：SAdH4 (3.1)式中： — 水利直徑

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本文編號(hào)：2822192