本文關(guān)鍵詞：七米大采高綜采工作面煤塵濃度分布及除塵的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 大采高 空氣幕 氣固兩相流 流動(dòng)特性 數(shù)值模擬

【摘要】：煤塵、瓦斯、透水、火災(zāi)和頂板災(zāi)害是煤礦的五大災(zāi)害。其中，煤塵災(zāi)害是最為嚴(yán)重的。隨著近年來國家大發(fā)展的需要以及科學(xué)技術(shù)、制造業(yè)的迅速發(fā)展，采煤采礦行業(yè)中掘進(jìn)技術(shù)在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，高效的機(jī)械技術(shù)的利用實(shí)現(xiàn)了采煤工作面采煤量的高出產(chǎn)量。這些技術(shù)的快速發(fā)展，給煤礦企業(yè)帶來巨大的利潤的同時(shí)，十分嚴(yán)重的煤塵危害也與之俱來，這給工人造成了嚴(yán)重的身心危害。 傳統(tǒng)的采煤巷道高度在3.5—4.3米間，隨著我國對(duì)能源需求的與日俱增，尤其是對(duì)煤炭的需求量增大，傳統(tǒng)的采煤巷道產(chǎn)量已經(jīng)不能滿足需求。近年來，將原有巷道作業(yè)面高度升至七米，統(tǒng)稱七米大采高綜采工作面。作業(yè)面高度的提升，產(chǎn)量提升的同時(shí)，采煤時(shí)大量煤塵的產(chǎn)生已經(jīng)不能用原有的除塵設(shè)備處理。因?yàn)橄锏栏叨仍黾訉⒔祝臻g加大，煤塵在空間內(nèi)的流向受到多種因素的影響變得無規(guī)則。這給除塵方案及除塵設(shè)備帶來極大挑戰(zhàn)。 本文從大采高工作面煤塵處理難度大，煤塵濃度超標(biāo)嚴(yán)重，煤塵分布無規(guī)律及對(duì)分布情況理解度模糊等情況著手，按照現(xiàn)有的采煤巷道及巷道內(nèi)的各個(gè)采煤器械實(shí)際尺寸為依據(jù)，通過數(shù)值模擬的主要方法，模擬出綜采工作面各個(gè)工作面的煤塵濃度分布情況及新風(fēng)與煤塵混合分布規(guī)律，并且對(duì)大采高作業(yè)面中采煤滾筒切煤時(shí)作業(yè)面空間中的煤塵顆粒進(jìn)行不同粒徑大小的分步模擬，通過FLUENT軟件模擬并分析得出大采高綜采工作面在不加裝除塵設(shè)備時(shí)的煤塵濃度分布情況及加裝除塵裝置后的煤塵濃度分布情況，本論文中所模擬出的數(shù)據(jù)，符合實(shí)際巷道中的各項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)大采高綜采工作面中煤塵防治及處理起到了具有針對(duì)性的建議。 本論文取得的主要結(jié)論如下： （1）以流體力學(xué)及多相流（主要為氣-固兩相流）理論為依托，建立數(shù)學(xué)模型，分析得出大采高綜采工作面煤塵運(yùn)動(dòng)分布規(guī)律及其影響因素。 （2）通過巷道內(nèi)實(shí)際測(cè)得作業(yè)面的新風(fēng)風(fēng)速及滾筒切割煤炭時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)，建立起物理模型，分析出綜采作業(yè)面滾筒間及工人作業(yè)區(qū)風(fēng)流分布特性及煤塵濃度分布情況。 （3）根據(jù)文丘里射流理論，利用空氣屏障氣幕作用，提出了巷道作業(yè)面利用空氣幕處理煤塵方法及理論，建立起利用空氣幕隔離處理煤塵的理論模型。 （4）通過分析多種風(fēng)幕安裝方案，，并且進(jìn)行不同參數(shù)的模擬計(jì)算，得出了空氣幕布的最佳設(shè)計(jì)選型及安裝參數(shù)。 （5）對(duì)作業(yè)面切割煤時(shí)的煤塵按粒徑進(jìn)行了顆粒濃度分級(jí)分析，分析出：作業(yè)面的煤塵顆粒直徑平均在11μm～39μm之間，小于6.2μm的可吸入煤塵占總量的7.2%～21%；粒徑小于35μm的煤塵百分比勻速增加，粒徑在35%～95μm的煤塵百分比不斷地遞減。
【關(guān)鍵詞】：大采高 空氣幕 氣固兩相流 流動(dòng)特性 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD714
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 煤塵的危害概論10-12
• 1.2 國內(nèi)外針對(duì)粉塵防治技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 綜采工作面除塵技術(shù)存在的問題14-16
• 1.4 大采高工作面煤塵分布濃度規(guī)律及除塵國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4.1 大采高作業(yè)面濃度分布研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4.2 大采高作業(yè)面濃度分布數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5 綜采工作面空氣風(fēng)幕隔離理論19-20
• 1.5.1 空氣風(fēng)幕隔離煤塵的原理19-20
• 1.6 主要研究內(nèi)容及研究方法20-21
• 2 物理模型的建立21-26
• 2.1 大采高工作面簡介21-23
• 2.2 添加風(fēng)幕除塵裝置的位置描述23-24
• 2.2.1 風(fēng)幕除塵裝置設(shè)計(jì)原則23
• 2.2.2 安裝風(fēng)幕除塵裝置的位置選擇23-24
• 2.3 整個(gè)巷道模型的描述24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 數(shù)學(xué)模型的建立26-35
• 3.1 氣相湍流模型26-28
• 3.2 煤塵顆粒的數(shù)學(xué)模型28-32
• 3.3 巷道風(fēng)量計(jì)算32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 4 數(shù)學(xué)模型的求解35-42
• 4.1 物理模型的網(wǎng)格劃分35-36
• 4.2 網(wǎng)格劃分及自適應(yīng)判定36-38
• 4.3 數(shù)值模擬的邊界條件設(shè)定38-42
• 4.3.1 煤塵與新風(fēng)混合參數(shù)設(shè)定38-40
• 4.3.2 添加除塵裝置后參數(shù)設(shè)定40-42
• 5 計(jì)算結(jié)果分析42-58
• 5.1 大采高綜采巷道內(nèi)流場的運(yùn)移情況42-45
• 5.1.1 速度場分布規(guī)律42-43
• 5.1.2 顆粒軌跡運(yùn)動(dòng)規(guī)律43-45
• 5.2 添加采煤滾筒噴射煤塵顆粒后整個(gè)巷道的濃度場45-52
• 5.2.1 巷道X不同截面煤塵濃度分布云圖45-48
• 5.2.2 巷道Y不同截面煤塵濃度分布云圖48-50
• 5.2.3 巷道Z不同截面煤塵濃度分布云圖50-52
• 5.3 本章小結(jié)52-53
• 5.4 添加風(fēng)幕除塵裝置后的煤塵濃度分布及除塵效果53-58
• 5.4.1 X=5m/s，Z=-3 m/s矢量時(shí)除塵效果53-55
• 5.4.2 X=6m/s，Z=-1 m/s矢量時(shí)除塵效果55-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 附錄B1 主要符號(hào)表64-65
• 在學(xué)研究成果65-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：828888