機掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、在礦山機械化程度不斷提高、開采強度日趨增大的情況下，掘進工作面粉塵量劇增，不僅給工作面生產(chǎn)人員的身心健康帶來危害，還給正常生產(chǎn)安全帶來隱患。在目前機掘工作面通風(fēng)存在不足的形勢下，如何對掘進工作面粉塵及有害物進行有效的控制并及時排放，消弭粉塵及有害物在掘進工作面的危害是礦井通風(fēng)亟待解決的問題。
　　為了進一步改善機掘工作面作業(yè)環(huán)境，滿足生產(chǎn)安全的要求，本文在相關(guān)研究基礎(chǔ)上，提出了機掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)。旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)作為機掘工

2、作面的一種新的通風(fēng)方法，在國內(nèi)外尚屬首次研究。旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)是利用旋轉(zhuǎn)射流的卷吸和摻混能力強的特性，在吹散掘進工作面的粉塵和瓦斯及有害物方面具有良好效果，能夠?qū)崿F(xiàn)防止瓦斯局部積聚，加強對工作面粉塵的控制和捕集。由于旋轉(zhuǎn)射流流場的復(fù)雜性，目前相關(guān)理論還沒有完全研究透徹，理論分析比較粗淺，主要依靠實驗手段來探討。機掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)理論的研究成功不僅是對機掘工作面通風(fēng)技術(shù)和通風(fēng)理論的重大突破，同時對旋轉(zhuǎn)射流基礎(chǔ)理論的進一步研究也將產(chǎn)

3、生深遠的影響。為了更好地推廣這一新通風(fēng)方法，本文以機掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)流場為研究對象，借助流體力學(xué)、射流理論和相似理論等相關(guān)理論，采用計算流體力學(xué)方法和實驗室相似模型實驗相結(jié)合的方法，對機掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)流場分布規(guī)律進行研究分析。以下幾個方面是本文研究的主要內(nèi)容：
　?。?）理論分析了機掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)流場形成過程,并闡述了機掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)流場的控塵機理；
　?。?）建立機掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽

4、通風(fēng)流場計算模型，利用計算流體力學(xué) Fluent軟件對其影響參數(shù)（噴射傾角a、噴射口寬度b、吹吸流量比b）進行了數(shù)值模擬，并得出各參數(shù)中的最佳值。同時對機掘工作面旋轉(zhuǎn)屏蔽射流流場特性進行了分析；
　?。?）應(yīng)用相似理論，采用縮比模型，制作了實驗室機掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)相似模型，并搭建了PIV流場測試實驗平臺；
　?。?）利用先進的 PIV粒子成像測量技術(shù)對實驗?zāi)Ｐ椭械臋C掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)流場進行了測量工作，實驗結(jié)果