長壓短抽式通風(fēng)綜掘工作面粉塵運移規(guī)律研究.pdf

1、礦井粉塵災(zāi)害是煤礦的五大自然災(zāi)害之一，在煤炭開采過程中幾乎每一個生產(chǎn)場所都會產(chǎn)生粉塵顆粒，其中掘進工作面由于掘進工序復(fù)雜，開采過程中容易產(chǎn)生大量粉塵的顆粒，粉塵污染問題比較突出。近些年來隨著煤礦掘進技術(shù)的不斷提高，煤礦的開采強度和生產(chǎn)集中度的大幅上升，為煤炭行業(yè)的大型化、集約化生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。由于高效高產(chǎn)的煤礦開采，礦井粉塵濃度的越來越高，粉塵問題也日益凸現(xiàn)出來。礦井產(chǎn)生的大量粉塵顆粒在風(fēng)流作用下四處漂流，對人體的健康造成嚴重的威脅

2、，尤其是呼吸性粉塵顆粒對人體的危害最大，長期吸入大量粉塵顆粒容易使得人體患上塵肺病，同時大量的粉塵顆粒在一定的條件下還會發(fā)生爆炸，會造成大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失，嚴重威脅到礦井的安全生產(chǎn)。此外粉塵顆粒還會造成機械設(shè)備的磨損，減少其使用年限同時也增加人員對設(shè)備的維修成本。因此本文對粉塵顆粒的運動規(guī)律進行了理論分析和通過數(shù)值軟件的手段來研究了掘進工作面長壓短抽式通風(fēng)風(fēng)流流場的分布規(guī)律以及粉塵顆粒在掘進巷道的移運規(guī)律，為掘進工作面更好的采取有

3、效的防塵措施提供了理論支持，對保護井下工作人員的安全和礦井的安全生產(chǎn)有著重大的意義。
　　本文探討了影響在綜掘工作面粉塵產(chǎn)生的因素包括自然條件和生產(chǎn)條件。其中自然條件包括：地質(zhì)構(gòu)造、煤、巖的物理性質(zhì)等因素；生產(chǎn)條件主要為：生產(chǎn)強度，通風(fēng)狀況，切割參數(shù)以及采掘方法等因素。基于流體力學(xué)、計算流體力學(xué)以及空氣動力學(xué)等理論知識，建立了粉塵運動的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)該數(shù)學(xué)模型來對粉塵顆粒在風(fēng)流中的運動規(guī)律、粉塵顆粒在靜止的空氣中沉降、粉塵顆粒在

4、巷道中的沉降與擴散以及粉塵顆粒之間的碰撞運動等進行了分析。此外為了更好的降低掘進工作面的粉塵的濃度，本文還根據(jù)氣固兩項流理論，通過GAMBIT數(shù)值軟件建立掘進巷道的三維模型并利用FLUEN T軟件對巷道流場分布以及粉塵濃度變化規(guī)律進行數(shù)值模擬，根據(jù)粉塵分布情況可以得出如下結(jié)論：
　?。?）距離工作面10米左右位置粉塵濃度一般到達最高值，隨著距離的增加粉塵濃度逐漸降低，最后趨于穩(wěn)定；
　?。?）巷道中的風(fēng)速對粉塵濃度的影響也比