综掘工作面分风降尘理论及应用研究
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摘要
矿井综掘面是粉尘危害的重要来源,通风降尘是较为普遍的防尘措施,但仍存在着一定的问题和不足,所以改进和提高通风措施显得尤为重要。本文首先研究了综掘面粉尘的来源和产生的机理,对采集的粉尘和煤样进行了实验室分析；研究了气流的湍流运动方程,在受力分析基础上,研究和推导了粉尘在气流中水平方向和垂直方向速度的变化规律,推导了粉尘与雾滴作用数学模型及降尘效率模型；提出了分风降尘理论,并依据有关理论推导了数学模型；根据计算流体力学理论,利用数值模拟软件,对综掘面几种通风方式下粉尘运移规律进行了数值模拟,模拟结果显示,在采用了分风技术条件下粉尘浓度有效降低,降尘效果好；设计了综掘面呼吸带高度粉尘浓度测试方案,现场进行了实测,实测结果与数值模拟结果基本一致,证实了分风降尘技术的良好效果,最后形成了综掘面分风降尘的最优化系统和原则,为综掘面粉尘防治提供有效的依据。
Coal mine fully-mechanized caving face is an important source of dust, ventilation is widely the measure to reduce dust, but there are still some problems and deficiencies, so improve ventilation measures is particularly important. This paper firstly studied the dust source of fully mechanized caving and generation mechanism, the dust and coal samples were collected for laboratory analysis; study turbulent motion equation, in airflow, based on force analysis, the velocity change rule of dust in the gas was derived in the horizontal direction and the vertical direction by studied and deduced, the mathematical model and the efficiency of reducing dust model for interaction of dust and droplet was deduced; the ventilation shunt theory was put forward, ventilation shunt mathematical model was deduced based on the related theory; according to the computational fluid dynamics theory, used numerical simulation software to simulate regularity of dust migration in several ventilation modes, the simulation results showed that under ventilation shunt condition, dust concentration is minimum, had the good effect of dust remove; designed respiratory zone dust test scheme in fully mechanized caving face, and carried on field measurement, the measured results were consistent with numerical simulation results, confirmed the good effect of ventilation shunt technology, finally formed the optimization system and principle of ventilation shunt system in fully mechanized caving face and provided an effective basis for the fully mechanized caving face dust control.
Coal mine fully-mechanized caving face is an important source of dust, ventilation is widely the measure to reduce dust, but there are still some problems and deficiencies, so improve ventilation measures is particularly important. This paper firstly studied the dust source of fully mechanized caving and generation mechanism, the dust and coal samples were collected for laboratory analysis; study turbulent motion equation, in airflow, based on force analysis, the velocity change rule of dust in the gas was derived in the horizontal direction and the vertical direction by studied and deduced, the mathematical model and the efficiency of reducing dust model for interaction of dust and droplet was deduced; the ventilation shunt theory was put forward, ventilation shunt mathematical model was deduced based on the related theory; according to the computational fluid dynamics theory, used numerical simulation software to simulate regularity of dust migration in several ventilation modes, the simulation results showed that under ventilation shunt condition, dust concentration is minimum, had the good effect of dust remove; designed respiratory zone dust test scheme in fully mechanized caving face, and carried on field measurement, the measured results were consistent with numerical simulation results, confirmed the good effect of ventilation shunt technology, finally formed the optimization system and principle of ventilation shunt system in fully mechanized caving face and provided an effective basis for the fully mechanized caving face dust control.
引文
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