露天礦剝離工作面粉塵分布與運(yùn)移規(guī)律模擬研究.pdf

1、現(xiàn)代大型露天煤礦的開采規(guī)模和開采強(qiáng)度不斷增大,對(duì)環(huán)境的影響也有增加的趨勢,其中粉塵污染不但對(duì)露天礦作業(yè)工人的身體健康有直接影響,增加作業(yè)設(shè)備的磨損,甚至對(duì)礦坑周邊大氣環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響。
　　論文綜合運(yùn)用露天采礦學(xué)原理、露天采礦設(shè)備作業(yè)原理和特點(diǎn)、計(jì)算流體力學(xué)分析、Fluent數(shù)值模擬計(jì)算等方法,分析了露天礦剝離工作面粉塵的來源,基于粉塵顆粒的物理性質(zhì)對(duì)粉塵分類,分別討論了不同類別粉塵的來源;討論了單斗卡車配合作業(yè)和單斗自

2、移式破碎機(jī)配合作業(yè)時(shí)起塵機(jī)理與特點(diǎn),根據(jù)各自特點(diǎn),分析總結(jié)了上述兩種系統(tǒng)布置與剝離工作面各個(gè)環(huán)節(jié)的起塵特點(diǎn);建立了露天礦坑三維地質(zhì)模型,建立了露天礦坑上方大氣場流域模型;基于Fluent研究露天礦坑上方大氣流場的基本情況,如流場速度、氣壓分布等,分析計(jì)算露天煤礦剝離工作面粉塵的運(yùn)移規(guī)律和分布規(guī)律,基于不同粒徑和風(fēng)速條件下的粉塵運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散模擬,得到了不同粒徑粉塵基本的運(yùn)移和分布規(guī)律,探索了粉塵的主要運(yùn)動(dòng)路徑,總結(jié)不同粒徑粉塵的運(yùn)移和分布規(guī)律

3、,尤其是對(duì)大顆粒粉塵,特別研究其在不同風(fēng)速下的運(yùn)移和分布規(guī)律,為露天礦粉塵控制提供理論依據(jù);結(jié)合剝離工作面設(shè)備作業(yè)特點(diǎn)和起塵規(guī)律,探討了相應(yīng)的減塵和除塵措施。
　　以平朔東露天礦為例,建立了三維礦坑模型和三維流場模型,以該礦的氣象條件和巖土性質(zhì)為基礎(chǔ),選擇礦區(qū)平均風(fēng)速和最大風(fēng)速為實(shí)驗(yàn)風(fēng)速條件,基于Fluent模擬了剝離工作面不同粒徑粉塵的運(yùn)移規(guī)律,模擬實(shí)驗(yàn)選用的粉塵顆粒為1μm、30μm、100μm,分別代表細(xì)顆粒物、粗顆粒物和大

4、粒徑粉塵。模擬實(shí)驗(yàn)表明在礦區(qū)平均風(fēng)速的條件下,1μm粉塵的擴(kuò)散性良好,從塵源點(diǎn)直接向礦坑外逸散;30μm粉塵的擴(kuò)散性一般,主要運(yùn)移路徑為順風(fēng)向沿工作面走向擴(kuò)散,至端幫后逸散至礦坑外;100μm粉塵擴(kuò)散性較差,主要在塵源點(diǎn)下風(fēng)向附近沉降;在礦區(qū)最大風(fēng)速條件下100μm粉塵主要運(yùn)移路徑為順風(fēng)向沿工作面走向擴(kuò)散,但大部分不能逸散至礦坑外。所以,1μm和30μm粉塵會(huì)污染礦區(qū)周邊環(huán)境,100μm粉塵聚集在礦坑內(nèi),經(jīng)歷起塵-擾動(dòng)-起塵的反復(fù)積累,