本文選題：高溜井 + 沖擊氣流��； 參考：《北京科技大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：金屬礦山廣泛采用溜井轉(zhuǎn)運(yùn)礦石,因礦石下落過(guò)程形成強(qiáng)大的沖擊氣流,粉塵隨沖擊氣流擴(kuò)散至采場(chǎng),嚴(yán)重污染井下作業(yè)環(huán)境。本文以李樓鐵礦采場(chǎng)高溜井為研究背景,采取理論分析、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、相似實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用相結(jié)合的研究方法,對(duì)高溜井卸礦時(shí)沖擊氣流的產(chǎn)生和粉塵的擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行了研究,并對(duì)其影響因素進(jìn)行了分析。通過(guò)研究氣水噴霧降塵機(jī)理,提出了適用于高溜井的氣水噴霧降塵系統(tǒng)并予以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。通過(guò)分析礦石顆粒和粉塵在溜井內(nèi)運(yùn)動(dòng)的受力分析,揭示了高溜井卸礦時(shí)粉塵的產(chǎn)生機(jī)理及影響因素,建立了沖擊氣流產(chǎn)生及粉塵運(yùn)動(dòng)的氣固耦合三維數(shù)學(xué)模型;根據(jù)相似原理,推導(dǎo)出了高溜井卸礦時(shí)沖擊氣流產(chǎn)生和粉塵時(shí)空分布的相似準(zhǔn)則數(shù),建立了高溜井相似模型,并對(duì)不同卸礦條件下的沖擊氣流和粉塵的分布情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明:最大沖擊風(fēng)速和粉塵平均濃度隨卸礦流量及卸礦高度的增大而增大;礦石粒徑范圍及溜井阻力系數(shù)越大沖擊氣流越小,粉塵濃度也越小;粉塵濃度隨含水率的增大迅速下降,含水率達(dá)到3.31%以上時(shí),下降趨勢(shì)不明顯;同時(shí)卸礦的中段越多,沖擊氣流會(huì)產(chǎn)生疊加而增大。依據(jù)氣固耦合相關(guān)理論,將礦石顆粒按離散體系處理,通過(guò)牛頓定律求解每個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng),將氣體按連續(xù)介質(zhì)處理,通過(guò)求解Navier-Stokes方程得到氣流的運(yùn)動(dòng),采用DEM-CFD耦合的方法對(duì)溜井卸礦過(guò)程沖擊氣流和粉塵濃度的時(shí)空分布特征進(jìn)行了數(shù)值模擬,對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果,驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性和適用性。結(jié)合相似實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)各影響因素的分析,在現(xiàn)有高溜井結(jié)構(gòu)參數(shù)基礎(chǔ)上,氣水噴霧是控制高溜井卸礦粉塵最便捷有效的方法。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了氣水噴嘴的霧化特性,得出氣水噴嘴的最佳氣水流量比約為100-150。在溜井卸礦口及聯(lián)巷內(nèi)安裝氣水噴霧降塵系統(tǒng),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定數(shù)據(jù)表明,噴霧降塵系統(tǒng)平均降塵效率可以達(dá)到80%以上,有效改善了采場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境。
[Abstract]:It is widely used in metal mines to transfer ore through a well, and the dust diffuses into the stope as a result of the falling process of the ore, which seriously pollutes the underground working environment. In this paper, based on the research background of the high pass well in the stope of Lilou Iron Mine, a research method combining theoretical analysis, field measurement, similarity experiment, numerical simulation and field application is adopted. In this paper, the generation of impingement airflow and the diffusion of dust during unloading of high pass well are studied, and the influencing factors are analyzed. Based on the study of the mechanism of gas-water spray dust control, a gas-water spray dust control system suitable for high pass wells is put forward and implemented on the spot. Based on the analysis of the movement of ore particles and dust in the slide well, the mechanism of dust generation and the influencing factors are revealed, and the gas-solid coupling mathematical model for the generation of impingement airflow and the movement of dust is established. According to the similarity principle, the similarity criterion number of impact airflow generation and dust spatial and temporal distribution during unloading of high pass well is deduced, and the similarity model of high pass well is established. The distribution of impact airflow and dust under different unloading conditions was studied experimentally. The results show that the maximum impact velocity and the average dust concentration increase with the increase of the discharge rate and the unloading height, the larger the ore particle size range and the resistance coefficient, the smaller the impact air flow and the smaller the dust concentration. The dust concentration decreases rapidly with the increase of water content. When the water content is above 3.31%, the decreasing trend is not obvious, and the more the middle part of unloading ore, the more the impingement airflow will be superimposed and increased. According to the theory of gas-solid coupling, the ore particles are treated as discrete system, the movement of each particle is solved by Newton's law, the gas is treated as continuous medium, and the gas flow is obtained by solving the Navier-Stokes equation. Using DEM-CFD coupling method, the temporal and spatial distribution characteristics of impact air flow and dust concentration in the unloading process of pass well are numerically simulated, and the accuracy and applicability of the method are verified by comparing the field measured results. Based on the analysis of the influence factors of the similar experiment and numerical simulation, the gas-water spray is the most convenient and effective method to control the discharging dust of the high pass well on the basis of the existing structural parameters. In this paper, the atomization characteristics of gas-water nozzle are studied experimentally, and the optimum gas-water flow ratio is about 100-150. The air-water spray dust control system is installed in the unloading gate of the pass well and the joint roadway. The field data show that the average dust control efficiency of the spray dust control system can reach more than 80%, which effectively improves the working environment of the stope.
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD714.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2113337