掘进面粉尘浓度分布规律模拟与现场实测对比_侯宏涛
综掘工作面粉尘运移规律与综合降尘技术研究
综掘工作面粉尘运移规律与综合降尘技术研究随着掘进工艺技术的进步,综掘面粉尘产生量显著增大。
部分煤矿在无防尘措施的情况下,综掘工作面的粉尘浓度达到500~1000 mg/m3,超过《煤矿安全规程》的最高允许浓度的几十倍。
粉尘不仅破坏生产设备的工作环境、加速机械磨损、降低作业人员的视觉能见度、增加事故发生率外,而且对职工的身体健康构成很大威胁,特别是呼吸性粉尘浓度的大幅上升使得尘肺病发生的几率大增。
所以,粉尘治理迫在眉睫。
本文通过现场实测、理论分析以及数值模拟的方法研究综掘面粉尘的运移规律。
首先,对兖矿东滩煤矿1307轨顺工作面粉尘浓度进行了现场实测,并实验室分析了该工作面粉尘的分散度等颗粒特性。
再者,基于气固两相流理论,采用k-e模型对工作面粉尘运移规律进行了Fluent数值模拟,结合风流流场图及巷道内浓度分布图,对粉尘的运移规律进行了描述。
最后,通过数值模拟技术得到该巷道模型在长压短抽除尘方式下的最优除尘工艺参数。
本文设计的综合降尘系统由综掘机高压喷雾降尘系统与可控大风量长压短抽除尘系统组成:综掘机高压喷雾降尘系统采用G型喷嘴、喷雾压力采用12MPa,喷雾装置安装在掘进机头后方2.5m处;可控大风量长压短抽除尘系统工艺参数与数值模拟得出结果保持一致(Lc=4m,Ly=16m,抽压比=1.4)。
并对该综合降尘系统进行了工程应用。
本文研究得出的主要结论如下:(1)东滩煤矿1307轨顺工作面粉尘的粒径主要分布在0~50mm之间,其中小于50mm的粉尘达到总量的98.8%,表明工作面粉尘中小颗粒粉尘占到了大多数,人体吸入粉尘的可能性增加。
(2)由粉尘运移规律的数值模拟可知:高浓度粉尘主要集中在距迎头10米的范围内,浓度最高可达到1500mg/m3以上,并随着距离的增加,粉尘浓度逐渐减低;距离巷道底板近的高浓度粉尘区域要比远处的要广,扩散的距离也越远;抽出风筒一侧的的粉尘浓度要高于压入风筒一侧的浓度,迎头处的粉尘浓度在X轴的反向较高;由底板处的粉尘浓度分布可以看出,压入风筒一侧的粉尘沉降距离比抽出风筒的沉降距离要长;粉尘浓度最高位置并不是在迎头部位,而是在距离迎头5m附近;从整个巷道内粉尘的分布情况看出,30m后的粉尘运移达到稳定,浓度保持在80mg/m3。
综掘工作面粉尘浓度分布的数值模拟
矿 业 安 全 与 环 保
第 ３ 卷第 ３ ８ 期
综 掘 工 作 面 粉 尘 浓 度分 布 的数 值 模 拟
姚 玉静 ， 卫 民， 程 聂 文 ， 立 荣 吴
（ 山东科技 大学 资源与环境 工程学院 ， 山东 青 岛 ２ ６ １ ） ６ ５０
摘
要： 针对 矿 井掘进 工作 面 的特 点 ， 立 了与现 场 实 际 较符 合 的 掘进 巷 道 数 值仿 真 模 型 ； 建 根据 气
第 ３ 卷第 ３期 ８
６１； 出式 风筒 在 掘 进 机 正 上 方 ， 筒 的 轴 线 距 离 ３抽 １ 风
其他 作用 力 ；。 ／— 。是颗 粒 的单位 质量 曳力 ， Ｆ （ｔ ｕ ） ． 且
Ｐｐ ｐ 斗
（） ２
为 流 体 动 力 黏 度 ； 为 颗 粒 直径 ； ｅ为 相 对 雷 诺 ｄ Ｒ 数 （ 粒雷 诺数 ）其定 义 为 颗 ，
：
１ 数 学模 型
应用 一 ｓ 一 数 学模 型 推导 湍流 气 相一 颗 一 粒 相 的 两 相 控 制 方 程 ， 方 法 由 欧 拉一 欧 拉 法 该
（ ｕｅｉ Ｅｌ ａ ｒ ｎ—Ｅ ｌ ｉ ｄ１ ｕｅ ａ Ｍｏ ｅ）和 欧 拉一 拉 格 朗 日法 ｒｎ
ｆ ３）
／ ｘ
Ｃ 。为曳 力系数 ， 可采用 下式 表达 ：
ｃ ＋＋ 。 急
Ⅱ ，２ａ 为常数 。 １ａ ， ３
（ ４ ）
（ ｕｅｉｎ—Ｌｇａｇ ｎＭｏｅ） 组 合 而 成 。在 计 算 Ｅ ｌｒ ａ ａｒｎｉ ｄ１相 ａ 过程 中 ， 连续 相 流场 采用 一 两 方 程紊 流模 型 来描 述； 而对 于颗 粒相 ， 由于其在 空 气 中所 占体 积 分 数较
岩巷掘进工作面粉尘分布规律及数值模拟
高＿ １ Ｊ ， 必须对其分布规律进行研究并加以治理 。
Ｇｕ ｏ Ｊ ｕ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ
（ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ， Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ ）
外， 还 改变 了残余 粉 尘的 分布 空 间 ， 改善 了工作 区域 的粉 尘环 境 。
关键 词 掘进 巷道 粉 尘扩散 数 值模 拟
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｒｕ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｄｕ ｓ ｔ Ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ Ｒｏ ｃ ｋ Ｈｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｆａ ｃ ｅ
ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ｅ ｒ ｃ ａ ｎ ｎ ｏ ｔ ｏ ｎ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈｅ ｄｕ ｓ ｔ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ａ ｄ ｗａ ｙ ｂｕ ｔ ａ ｌ ｓ ｏ ｃ ｈａ ｎ ｇ ｅ ｔ ｈ ｅ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｃｏ ｍｂ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｏ ｔ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎｄ ｎ ｕ ｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ — ｔ ｕ ａ ｌ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｍｅ ａ ｓ ｕｒ ｅ ｄ ｄ ａ ｔ ａ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ａ ｄ ｗａ ｙ ｉ ｎ Ｘｕ ｅ ｃ ｕ ｎ ｍｉ ｎｅ． ｔ ｈ ｅ ｒ ｕ ｌ ｅ ｓ ｏ ｆ ｄ ｕ ｓ ｔ ｄ ｉ ｓ ｔ ｌ— ｉ
综掘巷道粉尘体积分数分布的现场实测与数值模拟
测 定 ， 并采 用 流 体 力 学 软 件 Ｆ Ｕ ＮＴ Ｌ Ｅ ，对 综 掘 隧 道 的 粉 尘 体 积 分数 分 布 进 行 了三 维 空 间 数 值 模 拟 ， 极好 地 验 证
并完善 了现场研究结论。结果表明：压入式通风条件下 ，涡流使得小颗粒粉尘不易沉 降，导致高粉尘体积分数主
要 分布 于工 作 面 附 近 ，分 布 高 度 位 于 人 的 呼 吸带 ， 因此 考 虑 采 用 长压 短抽 通 风 方 式 除 尘 。 关键 词 ：综 掘 工 作 面 ；数 值 模 拟 ；体积 分数 分布 ；压 入 式 通 风 ； 除尘
引 言
综 掘巷 道 由于 具 有 机械 化程 度 高 、通 风 距 离
场研 究结论 。
１ 现场 实测
１ １ 概 况 ，
长 、粉 尘不易 排除等 特 点，在 不采 用任何 防尘 措施 情况 下 ，工 作面 附近 的粉 尘体 积分数 可达 ２ ０ ０ ０
３ ０ ／ ，严重危 害人 体健康 。同时 ，据 职业 病 ０ ｍ ０ ｍｇ
第３ ０卷 第 ３期
ｖｏ ．０ １３ Ｎｏ ３ ．
辽 宁＿程技 术 大学学报 （ Ｔ － 自然科 学版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｉｏ ｉｇＴ ｃ ｎｃ ｌ ｉ ｅｓ ｙ （ ｔｒｌ ｃｅ ｃ ｏ ｒ ａ ａ ｎｎ ｅ ｈ ｉａ ｖ ｒｉ Ｎａｕ ａ ｉｎ ｅ） ｏＬ Ｕｎ ｔ Ｓ
中图分类号 ：Ｔ ２ Ｄ３７
文献标 志码 ：Ａ
Ｆ ｅ ｄ ｓｕ ｙ ａ ｄｎ ｍ ｅ ｉ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｕ ｔ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｎ ｉ ｌ ｔ ｄ ｎ ｕ ｒ ｌ ｓ ａ ｃ ｎ ｄ ｓ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｒ ｃ ａ ｏ ｄ ｓｒｂ ｔ ｎ ｉ ｅｅ ｃ ｖ ｔ ｎ ｔ ｎ ｅ ｉｔｉ ｕ ｉ ｔ ｘ ａ ａ ｉ ｎ ｌ ｏ ｎ ｈ ｏ ｕ
煤巷掘进过程中粉尘浓度分布规律的数值模拟
２ 式中，ｄ ；Ａ为过流断面面积，ｍ ；Ｓ 为流体与固体基础周长，ｍ ． Ｈ 为水力直径， ｍ
湍流强度为
－ １ ／ ８ 珔 Ｉ＝ｕ ′ ／ ｕ ＝０ １ ６ （ Ｒ ｅ ， Ｈ）
为湍流强度；ｕ ′ ，珔 ｕ 分别为湍流脉动速度与平均速度，ｍ／ ｓ ；Ｒ ｅ ｅ ｙ ｎ ｏ ｌ ｄ ｓ 数． 式中，Ｉ Ｈ 为按水力直径计算的 Ｒ 根据掘进巷道的一般情况，将整个掘进工作面设为一个面粉尘源，即粉尘源是一个宽为 ４ｍ 、高为
２ ２ 边界条件的设定
３ 将用 Ｇ Ａ Ｍ Ｂ Ｉ Ｔ完成的几何模型导入到 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ中，设置边界条件：巷道内的风量为 ３ｍ ／ ｓ ；巷道出口
风速为 ０ ４ｍ／ ｓ ；风筒出风口风速为１ ７ｍ／ ｓ ；水力直径为 ３ ４ｍ ；湍流强度为 ３ ２ ％． 水力直径中粉尘浓度分布规律的数值模拟
３ ８ ７
１ 离散相模型简介
离散相模型 （ Ｄ Ｐ Ｍ） 属于欧拉 － 拉格朗日模型，即用欧拉观点描述气相流场，用拉格朗日观点描述 颗粒的运动．离散相模型要求球形颗粒 （ 掘进巷道中的粉尘颗粒） 构成的第二相分布在连续相 （ 气体）
４ ］ 中［ ．离散相问题的设定、求解过程：
第 ３ ２卷第 ４期 ２ ０ ０ ７年 ４月
煤 炭 学 报 Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ ＬＯ ＦＣ Ｈ Ｉ Ｎ ＡＣ Ｏ Ａ ＬＳ Ｏ Ｃ Ｉ Ｅ Ｔ Ｙ
掘进工作面粉尘分布规律及控降尘工艺技术试验
３Ｏ ・
２１ ００年４月
ｍｒ ： ｎ ／ｍＩ 。
矿 业 安 全 与 环 保
第３ ７卷第 ２
置 在掘 进 作 业 期 问 始 终 处 于 明显 的 射 流 区扩 张 段
令 Ｑ／ Ｑ （ 。＋Ｑ ） ＝卢， 为射 流 的卷 吸 流量 比，
则： Ｎ ＝Ｎ ｏ＋（ ／ ｏ卢 ＣＱ ） （） ４
和 涡流 区 ， 由于各 自区域 的流场 特性 不 同 ， 因此 其粉 尘 浓度及 粉尘 分布规 律也 各不 相 同 。根 据 质量 守恒
作 用 ， 流 断 面 逐 渐 扩 张 ， 至 射 流 断 面 达 到 最 大 射 直 值， 此段 为射 流扩张段 ， 用 表示 ； 后 射流 断 面逐 然 渐减小 ， 直至 为 ０ 此段称 为射 流收缩 段 ， ￡ 表 示 。 ， 用 从 风筒 出 口至射 流反 向 的最 远距 离 即扩 张段 与 收缩
１ １ 风流分 布特点 ． 掘进 工作 面采 用 压入 式 通 风方 式 时 ， 风 流 出 在 风 口形 成 的射 流属末 端封 闭 的有 限贴壁 射 流… 。如 图 １ 示 ， 流射 出风 筒后 贴着 巷壁 运动 ， 所 气 由于卷 吸
１ ２ 粉尘分 布规律 ．
根 据掘进 工 作 面 压人 式 通 风 的风 流分 布特 点 ， 在 掘进 工作 面形成 ３个 流 场分 区 ， 即射流 区 、 回流 区
般情 况下 ， 风筒 出风 口距 掘 进工 作 面 的最 大
距离为 １ ０ｍ左右 ， 处于射流有效射程范围之 内。在
此范 围 内 ， 工作 面风 流形 成射 流 区 、 回流区 以及 由于 卷 吸 作 用 在 射 流 区 和 回 流 区 界 面 上 形 成 的 涡
流 区［ 。
岩巷掘进粉尘浓度监测与分布研究及数值模拟
岩巷掘进粉尘浓度监测与分布研究及数值模拟这些年来,伴随高产高效矿井的发展,岩巷掘进产生的粉尘浓度越来越高。
高浓度的粉尘不仅遮挡工作视线影响工人作业,微小的粉尘还会损坏机械设备的使用,高浓度的呼吸性粉尘更是严重危及掘进工作面工人的身体健康,粉尘治理日益成为防治工作的重点。
本文对掘进工作面中掘进施工产生的粉尘和喷射混凝土的粉尘进行了深入研究,对掘进和锚喷的产尘机理、环节、位置和控尘技术作了研究与探讨,最后利用Fluent软件对岩巷掘进中粉尘浓度的变化进行了模拟。
主要结论如下：(1)岩巷掘进粉尘主要来源于巷道掘进施工和喷射混凝土环节,爆破法施工时钻眼,综掘面的掘进机截齿截割岩体时会形成大量的粉尘。
另外,工作面通风、岩石碎块下落、转载机工作等原因均会产生粉尘。
喷射混凝土喷嘴工作会形成粉尘,喷射机工作和人工拌料都会增加巷道内粉尘浓度。
(2)岩巷掘进降尘措施有内外喷雾、长压短抽式通风系统和除尘器的综合运用,通过降低转载点的落差、采用喷雾洒水、密闭抽尘来降低转载点处的粉尘浓度,利用抑尘剂吸附巷道的粉尘,控制掘进粉尘的扩散。
喷射混凝土施工的降尘措施有采用合理的风压和水压力,控制喷嘴工作时与巷道壁面的距离,用潮料进行拌制,选择合理的风速来达到降尘效果。
(3)在压入式通风的数值模拟中,全尘浓度和呼吸性粉尘浓度的规律基本一致,但呼吸性粉尘都为粒径小于5μm的小颗粒粉尘,质量小受重力影响小,在风流作用下不易沉降更易悬浮在巷道空间内部。
与现场实测,实验研究相比,数值模拟投入更少,是现场实测、实验研究一种很好的补充。
岩巷掘进工作面粉尘分布规律及数值模拟
岩巷掘进工作面粉尘分布规律及数值模拟郭郡;陈胜【摘要】运用现场测试和数值模拟相结合的方法,针对薛村矿掘进巷道的实际特点及现场实测数据,应用流体力学Fluent软件模拟在是否安装附壁风筒和除尘器两种情况下,掘进工作面粉尘源产生粉尘的分布及扩散规律.结果表明,在有除尘器除尘时,除了大大降低了巷道内的粉尘浓度外,还改变了残余粉尘的分布空间,改善了工作区域的粉尘环境.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P89-93)【关键词】掘进巷道;粉尘扩散;数值模拟【作者】郭郡;陈胜【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院;北京科技大学土木与环境工程学院【正文语种】中文岩巷掘进工作面产尘量占井下总产尘量25%～35%，其产尘特点主要体现在岩尘气流速度快，与综采面相比，岩尘蔓延速度快，严重危害煤矿矿工的身心健康，制约了煤矿企业的发展和经济效益的提高[1]，必须对其分布规律进行研究并加以治理。
1 岩巷掘进工作面粉尘分布规律1.1 岩巷综掘工作面粉尘浓度实测及测点布置由于现场条件限制，只在距离煤壁0.8～1.0 m处人行道中央呼吸带高度沿程布置采样点。
测试项目包括:薛村矿南翼皮带运输巷掘进工作面推进时，掘进机截割落岩(包括顶岩及底岩)、进回风巷在掘进机截割顶岩时粉尘浓度，现场局部通风机供风量、除尘风机抽风量和巷道风速，见图1，图2。
1.2 各工序粉尘浓度测试结果分析1.2.1 截割落岩时粉尘浓度沿程分布图1 截割落岩时粉尘1～18测点分布测得粉尘浓度分布曲线见图3。
图3中坐标原点取掌子面所处位置，坐标X轴负方向表示在掘进巷道上风侧布置测点，X轴正方向表示在掘进巷道下风侧布置测点(下同)。
图2 截割落岩时进回风巷粉尘1～11测点分布根据图3中所示的曲线，得出以下分析结果:(1)综掘工作面截割落岩时司机位置附近的粉尘浓度较大，在顶岩截割时上风侧5 m到下风侧5 m处，全尘浓度在650 mg/m3以上，呼吸性粉尘浓度在300 mg/m3以上，并在下风2 m处全尘浓度和呼吸性粉尘浓度达到最大值。
综掘工作面粉尘运移与沉积的气固两相流模拟
综掘工作面粉尘运移与沉积的气固两相流模拟掘进工作面是矿井两大产尘地点之一,特别是综掘工作面因掘进速度快、通风风量大、机械设备多等原因,使得粉尘污染更为严重。
本文综合运用现场实测、理论分析和数值模拟的方法对综掘工作面粉尘运移和沉积规律进行了研究。
首先在山西潞安集团余吾矿N2103胶带顺槽综掘工作面进行了粉尘采样,测试了粉尘分散度,拟合了粉尘分散度的Rosin-Rammler分布函数,为后文数值模拟提供了计算参数。
此外测定了粉尘浓度,为后文模拟结果的有效性提供了验证。
对RANS方法进行了描述,通过比较,选择了适合本文模拟的连续相方程。
对于粉尘运移的计算采用离散相模型,对粉尘的受力及粉尘的湍流扩散进行了分析,介绍了粉尘沉积规律的数学模型。
本文采用商业CFD软件FLUENT对粉尘运移规律进行稳态解算。
根据余吾矿N2103综掘工作面实际布局,建立了高仿真度的综掘工作面几何模型,考虑了综
掘机、运煤胶带等通风障碍物的影响。
得到了风流场及粉尘浓度场的分布规律,提出改善通风布局或增加辅助除尘设施的方法改善作业环境。
最后通过改变通风量,得到了不同方案条件下综掘工作面沿程粉尘颗粒数量变化、粒径分布及沉积规律。
提出沿程粉尘颗粒数量变化符合幂指数变化规律;得到了粉尘在不同壁面沉积的难易程度;粉尘最易沉积的地点为距迎头0~20 m。
综放开采工作面粉尘分布规律及防治技术
总第215期2021年第3期机械管理开发MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Total 215No.3,2021图1测站及测点布置示意图2.1监测结果分析监测得到的各测点粉尘浓度监测见表1。
从监测结果可出，工作面内粉尘浓度整体加高，特别是2号 测站中的1号、3号测点粉尘浓度较高，由于1号、3 号测点距与底板间距为1.5 m ,为现场作业人员呼吸 高度。
从监测结果看出，1~5号测站呼吸性粉尘的质 量浓度占比分别为 68.02%、66.6%、50.42%、76.07%、 63.29%,呼吸性粉尘占比较高。
表1各测点粉尘的质置浓度监测结果项目湘||*上拍•&测点粉尘质量浓度/(mg_m_3)iT i 'J im1号2号3号4号平均值全尘1415.6388.6443.7389.6409.42255.8259.7271.7268.1263.831128.7825.91182.41161.21074.64335.6339.8368.9344.6343.25404.3376.5366.2348.4373.9呼吸性粉尘1301.2267.4316.4268.9278.52176.8170.5178.2177.2175.73560.5529.5569.5459.3579.74290.2267.3282.3182.6261.15270.5206.1314.6155.3236.6引目随着煤矿生产能力的不断提升，综放工作面粉 尘产生量也随之增加，高浓度粉尘不仅制约煤炭开 采效率，而且给作业人员身体健康、煤炭开采安全带 来威胁[1—2]。
粉尘治理是提高煤矿生产效率、安全保证能力以及改善作业人员工作环境的重要方面[M]。
文中以山西某矿1508综放开采工作面为工程背景， 采用现场实测法对工作面粉尘分布情况进行分析， 并针对工作面粉尘产生量过大问题，提出长孔注水 方式湿润煤层，现场应用取得较好效果。
《采掘工作面防尘技术的比较研究》
《采掘工作面防尘技术的比较研究》篇一一、引言在采矿工程中，特别是在采煤、掘进等采掘工作面，防尘工作是保证矿工身体健康和作业环境安全的重要环节。
由于采掘过程中产生的粉尘浓度高、分布广，如不采取有效的防尘措施，不仅对矿工身体健康造成危害，还会影响整个生产环境的可持续发展。
因此，选择和应用有效的防尘技术成为矿山企业面临的重要课题。
本文将重点比较研究当前主要的几种采掘工作面防尘技术，以供相关行业参考和借鉴。
二、采掘工作面防尘技术概述采掘工作面防尘技术主要包括湿式作业、干式除尘、通风排尘、个体防护等。
其中，湿式作业主要是通过向产尘源或产尘空间喷洒水雾来抑制粉尘的产生和扩散；干式除尘则是通过物理或化学方法将已产生的粉尘从空气中分离出来；通风排尘则是通过合理布置通风系统，将粉尘从工作面迅速排出；个体防护则主要依赖矿工穿戴防尘口罩等防护用品来保护自身健康。
三、各防尘技术比较研究1. 湿式作业防尘技术湿式作业是目前应用最广泛的防尘技术之一。
它具有设备简单、操作方便、成本低廉等优点。
通过喷洒水雾，可以有效降低粉尘的扩散和飞扬，从而达到防尘的目的。
然而，湿式作业也存在一定的局限性，如需大量水源，可能对设备造成锈蚀等问题。
2. 干式除尘防尘技术干式除尘主要包括袋式除尘、电除尘、过滤除尘等。
这些技术具有除尘效率高、处理风量大、适用范围广等优点。
然而，干式除尘设备的投资和运行成本相对较高，且需要定期维护和更换滤料等配件。
3. 通风排尘防尘技术通风排尘是通过对采掘工作面的通风系统进行合理布置和调整，将产生的粉尘迅速排出工作面。
这种技术具有效果好、适用范围广等优点，但需要投入较大的资金进行通风系统的建设和改造。
4. 个体防护措施个体防护是防尘工作的重要组成部分。
矿工通过佩戴防尘口罩等防护用品，可以有效保护自身健康。
然而，个体防护只能减少粉尘对人体的危害，不能从根本上解决采掘工作面的粉尘问题。
四、结论与建议综合比较各种防尘技术，我们可以看出每种技术都有其优势和局限性。
综掘工作面粉尘运移规律及喷雾降尘技术
902021年第3期综掘工作面粉尘运移规律及喷雾降尘技术毛晓勇（山西焦煤霍州煤电吕梁山公司店坪矿井，山西 方山 033102）摘 要 为优化9-2052巷掘进工作面作业环境，通过现场实测进行粉尘运移规律分析，得出粉尘浓度最大值出现在风流下方10 m 以内的范围。
基于粉尘浓度分布规律进行喷雾降尘方案设计，喷雾系统分为掘进机腰部以上和腰部以下区域，并在喷雾系统实施前后分别进行粉尘浓度测试。
结果表明：高压喷雾系统实施后，综掘机司机处粉尘降低率大于80%，降尘效果显著。
关键词 掘进工作面；粉尘运移；高压喷雾；降尘技术中图分类号 TD714 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2021.03.034Dust Transport Law of Flour and Spray Dust Control Technology in Fully MechanizedExcavation Working FaceMao Xiaoyong(Dianping Mine of Shanxi Coking Coal Huozhou Coal Electricity Lvliangshan Company,Shanxi Fangshan 033102)Abstract : In order to optimize the working environment of the 9-2052 roadway driving face, the dust migration law is analyzed by field measurement, and the maximum dust concentration appears within 10 m below the air flow. The spray dust control scheme is designed based on the distribution of dust concentration. The spray system is divided into the area above and below the waist of the roadheader, and the dust concentration is tested before and after the implementation of the spray system. The results show that after the implementation of the high pressure spray system, the dust reduction rate at the driver of the fully mechanized excavator is more than 80%, and the dust reduction effect is remarkable.Key words : heading face; dust migration; high pressure spray; dust control technology收稿日期 2020-11-12作者简介 毛晓勇（1987—），男，山西中阳人，2007年毕业于山西电力职业技术学院火电厂集控运行专业，安全工程师，现任山西焦煤霍州煤电吕梁山公司店坪矿井安全科副科长。
《采掘工作面防尘技术的比较研究》范文
《采掘工作面防尘技术的比较研究》篇一一、引言随着采矿业的快速发展，采掘工作面的粉尘问题日益突出，不仅对矿工的身体健康构成严重威胁，还可能因粉尘爆炸等安全事故对生产造成巨大损失。
因此，研究并应用有效的防尘技术成为采矿工程中的重要课题。
本文旨在比较研究不同采掘工作面防尘技术的优劣，以期为矿山企业提供科学、合理的防尘技术选择依据。
二、采掘工作面防尘技术概述采掘工作面防尘技术主要包括湿式作业、个体防护、通风排尘、除尘设备及新型防尘技术等。
这些技术从不同角度出发，通过减少粉尘的产生、扩散和沉积，达到保护矿工健康和安全生产的目的。
三、湿式作业防尘技术湿式作业是一种通过水或其他液体与粉尘接触，从而降低粉尘产生和扩散的技术。
包括湿式钻眼、湿式爆破等。
湿式作业技术简单易行，防尘效果显著，能大幅度降低工作面的粉尘浓度。
但需注意防止水对设备的腐蚀和因水雾过大而影响视线等问题。
四、个体防护措施个体防护是通过穿戴专业的防尘设备来保护矿工呼吸系统的健康。
主要包括防尘口罩、防尘面具等。
这类方法在保障个人健康方面具有重要意义，但在某些情况下，单纯的个体防护并不能完全控制粉尘对矿工的危害。
五、通风排尘技术通风排尘是通过优化通风系统，合理布置通风管道，利用负压或正压将工作面的粉尘排出。
这种技术具有成本低、操作简单等优点，但需注意通风系统的设计和维护，以及防止因通风不当引起的其他安全问题。
六、除尘设备的应用除尘设备是一种专门用于捕捉工作面粉尘的装置。
常见的除尘设备包括吸尘器、布袋除尘器等。
这类技术对于收集处理特定区域内的粉尘非常有效，但在处理大规模、长时间的工作面作业时可能存在局限性。
七、新型防尘技术随着科技的发展，一些新型的防尘技术逐渐被应用到采掘工作面中。
如静电除尘、声波雾化除尘等。
这些技术具有更高的防尘效率和更低的能耗，但同时也面临着成本较高、技术成熟度不够等问题。
八、不同防尘技术的比较分析综合上述各种防尘技术，我们可以看出每种技术都有其优势和局限性。
综采工作面风流－粉尘运移规律的数值模拟
综采工作面风流－粉尘运移规律的数值模拟张琦;白若男;马骁;于海明;陈洪涛【期刊名称】《工业安全与环保》【年(卷),期】2015(000)012【摘要】针对综采工作面粉尘浓度居高不下的问题，基于风流场和颗粒场特点，建立三维 k －ε湍流模型，并利用混合差分格式和基于同位网格的SIMPLE算法作为风－尘颗粒两相流的数值解法，利用FLUENT软件进行数值模拟。
通过与现场实测数据对比，发现模拟结果与实测数据相吻合。
研究结果表明，最大风速可达入口风速的1．67倍，并沿程形成了长达15 m的高速风流带；从后滚筒开始的下风侧区域，粉尘浓度发生两次急剧的降低，由此提出了“三阶梯现象”，用以指导现场工作和防尘作业。
【总页数】4页(P96-99)【作者】张琦;白若男;马骁;于海明;陈洪涛【作者单位】山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590; 山东科技大学省部共建矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590; 山东科技大学省部共建矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590; 山东科技大学省部共建矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590; 山东科技大学省部共建矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地山东青岛266590;山东科技大学矿业与安全工程学院山东青岛266590; 山东科技大学省部共建矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地山东青岛266590【正文语种】中文【相关文献】1.综采工作面防突打钻粉尘运移规律的数值模拟 [J], 吴勇2.抽出式通风风流运动及粉尘运移规律数值模拟研究 [J], 姚海飞;邓志刚;李继良;谢华东;吴建宾;付伟;吴海军3.付村煤矿综掘通风除尘参数优化及风流-粉尘运移规律研究 [J], 牟国礼; 郭英俊; 李强; 芮君4.综采工作面粉尘运移规律的数值模拟研究 [J], 何宁;郑亮亮5.综采工作面粉尘与风流分布数值模拟研究 [J], 程根银;侯佳音;司俊鸿;杨联恒;邓鹏飞;李林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
全断面高效快速掘进工作面粉尘分布规律数值模拟
全断面高效快速掘进工作面粉尘分布规律数值模拟沈斌;云昊;刘新蕾【摘要】为优化全断面高效快速掘进工作面局部通风布置,改善通风除尘效果,以神华煤炭集团大柳塔煤矿52502工作面为研究背景,利用GAMBIT软件建立工作面几何模型,基于标准k-ε紊流模型和离散相DPM模型,运用FLUENT软件对长压短抽方式下的工作面粉尘分布规律进行数值模拟。
结果表明:粉尘总体沿巷道回风侧分布,粉尘集中带为距工作面端头15 m范围内和巷道回风侧中下部;大断面下压入式通风有效射程为15~16 m;当前抽出式风筒左侧吸风口处于压入式风筒有效射程内,影响除尘效果;延伸抽出风筒出口位置至工作面掘进机处,能有效改善除尘效果。
模拟结果对改进快速掘进工作面通风除尘系统具有重要指导意义。
【期刊名称】《黑龙江科技大学学报》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】5页(P368-372)【关键词】通风除尘;全断面高效快速掘进系统;粉尘分布;k-ε模型;DPM模型;数值模拟【作者】沈斌;云昊;刘新蕾【作者单位】黑龙江科技大学安全工程学院;黑龙江科技大学瓦斯等烃气输运管网安全基础研究实验室【正文语种】中文【中图分类】TD714.4全断面高效快速掘进系统与传统掘进设备相比，实现了掘锚平行作业、多臂同时支护、连续破碎运输和智能远程操控的高效一体化作业，使目前的采掘效率提高了10倍，同时也带来了通风困难、粉尘质量浓度超标的问题[1-2]。
机掘工作面因其设备庞大、移动速度快，不易布置除尘系统，使得通风除尘成为最基本的技术手段。
近年来，刘荣华、周新明等[3-4]通过数值模拟法分别研究了压入式通风掘进工作面的粉尘和风流流场分布规律；王晓珍、姚海飞等[5-6]总结归纳了抽出式通风掘进工作面中风流粉尘分布的规律，认为抽出式通风较压入式通风的除尘效果好；秦跃平、杜翠凤等[7-8]认为抽吸比、抽压风筒位置及距离工作面端头距离是影响粉尘分布的主要因素。
上述研究表明数值模拟法是研究掘进工作面粉尘分布规律的有效手段，但其均忽略了掘进设备对粉尘分布的影响、风筒布置为理想模型、巷道尺寸较小(均小于18 m2)，而全断面高效快速掘进工作面的长压短抽式通风系统有别于现有研究。
综掘工作面压入式通风粉尘分布规律实验
综掘工作面压入式通风粉尘分布规律实验张俊泽【摘要】为掌握综掘工作面压入式通风粉尘的浓度分布规律,利用相似模拟方法模拟河南某矿21007工作面,设计一个模拟实验装置,通风方式采用压入式通风,在实验装置中布置测点,分析工作面不同位置粉尘的分布规律.结果表明:工作面回风侧的粉尘浓度明显高于中部空间和进风侧,粉煤尘是煤矿岩尘和煤尘的统称,粉尘危害是煤矿的重大危害之一.随着煤矿采掘机械化程度的提高,产尘量也剧增,粉尘治理的好坏直接关系到煤矿的安全生产,关系到矿工的身体健康.【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2019(034)002【总页数】4页(P18-21)【关键词】压入式通风;粉尘;分布规律;相似模拟【作者】张俊泽【作者单位】霍州煤电集团沁安煤电有限责任公司,山西长治046500【正文语种】中文【中图分类】TD714煤尘是煤矿生产过程中产生的微粒,能造成极大的危害:危害人类健康,引发尘肺病;能够加速煤矿设备的磨损,减少使用寿命;当粉尘到达一定浓度时,还会引起爆炸,造成人员伤亡和经济损失.目前煤矿综掘工作面普遍采用压入式通风方式,同时掘进工作面是一个煤尘产生的主要源头,因此对综掘工作面压入式通风的粉尘分布规律进行研究具有重大意义.近几年国内外研究学者对综掘工作面压入式通风粉尘做了大量的研究工作:刘荣华[1]针对压入式通风掘进工作面风流流场结构特点,把工作面粉尘分布划分射流区、回流区及涡流区来对粉尘分布进行研究;董军[2]和龚剑[3]分别通过离散相(DEM)模型、Fluent计算模拟软件对粉尘运移规律进行了模拟;秦跃平[4]研究得出粉尘质量浓度从掘进面到巷道出口沿程上总体先快速下降,然后缓慢下降,最终趋于稳定,在掘进机前出现质量浓度峰值的结论;陈举师[5]以压入式通风条件为基准,安装附壁风筒、安装除尘器及二者同时安装条件下平均除尘率分别为49.4%,67.1%及86.2%;蒋仲安、赵肖冰等[6,7]以岩巷掘进工作面为研究对象,采用Fluent软件对岩巷掘进巷道通风系统参数进行了优化;吴兵[8]根据煤矿中常用的通风方式和气固两相流的理论,得出需要在掘进机的前面和回风侧增加除尘措施,以确保司机处的粉尘浓度符合标准;张福宏等[9]为有效地减轻煤层干式钻孔粉尘污染,改善现有粉尘防治效果,运用SolidWorks联合Design Modeler建模,采用Fluent对煤层干式钻孔粉尘运动进行数值模拟;周智勇等[10]针对深部通风面临的粉尘污染问题,结合气固两相流理论,采用长压短抽-前压后抽式通风方式,建立掘进巷道混合式通风三维模型.1 地质概况试验巷道21007皮带顺槽用于21007工作面回采时的通风、物料运输和行人等,设计长度为1 245 m.21007掘进工作面2煤层厚度变化不大,最大3.40 m,最小2.00 m,平均2.73 m,结构简单,属较稳定煤层,为一宽缓的单斜构造,煤层倾角为0°～12°,平均7°.本矿为低瓦斯矿井,十采区瓦斯含量较低,根据附近地质钻孔中抽检瓦斯含量资料,预计21007皮带顺槽瓦斯含量较低,预计21007皮带顺槽掘进工作面绝对瓦斯涌出量为0.49～0.75 m3/min.2 综掘工作面相似模拟实验设计2.1 相似实验装置设计由于在各种工序操作中粉尘运动到距离尘源20 m左右时都已经达到稳定,所以取工作面模型长度20 m,用以上的数据按照C=实︰模=2︰1来设计实验模型.模型以空气为介质,其密度、粘性系数在对应点上与实型保持相等,颗粒的物质密度相等. 以试验巷道综掘工作面为原型进行设计,并参照工作面的实际情况对模型进行一定的简化.实际建立的模型的长度为12 m,高1.6 m,宽2 m,实验时测定前10 m的数据,实验巷道模型示意图如图1所示,将相似实验模型的独头端模拟为综掘工作面,在其中心位置(高1.2 m,距侧壁1.0 m)采用人工撒尘(发尘强度约为20 g/min)的方式模拟产尘源.1)压入式通风除尘系统相似实验装置图1 压入式通风除尘系统相似实验装置将压入式风机及风筒安装在相似实验模型内右侧(风筒中心位置高1.2 m,距右壁0.2 m)实现压入式通风除尘,如图1所示.因相似实验模型的内部空间有限,设置掘进机模型较为困难,而且不易把握全断面的风速和粉尘浓度变化情况,因此,在此相似实验装置中不设掘进机模型.2)实验选取设备和仪器本次实验所采用的设备有粉尘采样仪、风机、风速仪、天平、滤膜、采样头、滤膜夹及样品盒.2.2 实验材料制备为了更好地研究粉尘运动规律,明确影响粉尘分布的因素,符合现场的实际情况,本实验采用21007综掘面的粉尘,从21007综掘面取回的较大煤块,实验中将其先用破碎机破碎,再用棒磨机将其磨细至75 μm以下,作为实验中使用的主要粉尘.实验中使用可充电式QDF-6型数字风速仪测量风速,该仪器测风速的范围0～30m/s,分辨率是0.01 m/s.开动风机后,用风速仪测定尘源处的风速.通过改变出口风量大小来调整巷道中的风速,实验中此模拟实验通过“样品盒”收集粉尘,“粉尘采样仪”对实验断面测点进行粉尘浓度测定,测定方法为“滤膜质量浓度法”.2.3 测点布置根据21007工作面的具体情况,在模型中布置测点.具体布点方式如下:在与工作面距离为1,2,3,5,7,10 m处,高度为0.5,1.0,1.5 m的交线上,分别取在0.3,1.0,1.7 m 处的测点,如图2所示.图2 相似实验装置测点布置3 掘进工作面粉尘分布实验结果及分析井下综掘工作面的风量一旦确定后不得任意改变参数,但是,随着工作面的不断拓进,压入式风筒口与综掘工作面的距离会发生变化,综掘工作面的流场也随之发生变化,粉尘浓度的分布也会受到影响.根据综掘工作面断面面积S=10.4 m2得式(1):(1)式中:Lp为合理煤尘监测距离;Lj为最大煤尘监测距离.由式(1)得出压入式风筒口与工作面的距离应在13 m以内.因此,本实验保持压风风速恒定为7.5 m/s,通过改变压入式风筒口与工作面的距离参数,分别为1.6 ,2.6 ,4.6 m,研究相应的粉尘浓度的分布规律.由于工作面中部,即高程H=100 cm时最能反映工作面粉尘浓度的沿程变化,故选择H=100 cm时进行分析.当风筒口与工作面的距离分别为1.6 ,2.6 ,4.6 m时,H=100 cm平面与监测点间距W=30 cm,W=100 cm,W=170 cm断面的交线上风速的变化规律如图3～图5所示.从图3～图5中所示的曲线,可以分析得出:1) 工作面风速是影响模型巷道中粉尘浓度及其变化的主要因素,压入式风筒口与工作面间距越小,中层空间的粉尘浓度值越高,变化幅度越大;2) 压入式风筒口与工作面间距离不同时,顺着风流方向,与工作面距离不断增加的过程中粉尘浓度变化曲线相似,呈现出多次升高降低的曲线趋势,但是粉尘浓度均在离工作面5 m处出现,这是由于粉尘受风流作用向回风侧运动,而小颗粒的粉尘也被大颗粒粉尘裹携着向下沉降,而后在沉降过程中受风流作用不断发生分离、上升,使得上层空间的粉尘浓度不断增大,其后粉尘的扩散作用占据主导地位,粉尘浓度逐渐减小,并趋于稳定;3) 进风侧与中部空间的粉尘浓度较低,且变化较为复杂.可以认为这两个区域主要因高速风流的冲击作用和涡旋作用对小颗粒粉尘的影响,导致在粉尘浓度变化过程中有多个峰值出现.图3 风筒口距工作面1.6 m,H=100 cm 时,平面粉尘浓度的沿程变化图4 风筒口距工作面2.6 m, H=100 cm时,平面粉尘浓度的沿程变化图5 风筒口距工作面4.6 m ,H=100 cm时平面粉尘浓度的沿程变化4 结论1) 压入式风筒口与工作面间距离不同时,回风侧的粉尘浓度均较高,这是由于粉尘受风流作用向回风侧运动,而小颗粒的粉尘也被大颗粒粉尘裹携着向下沉降,而后在沉降过程中受风流作用不断发生分离、上升,使得上层空间的粉尘浓度不断增大,其后粉尘的扩散作用占据主导地位,粉尘浓度逐渐减小,并趋于稳定.2) 工作面风速是影响模型巷道中粉尘浓度及其变化的主要因素,压入式风筒口与工作面间距越小,中层空间的粉尘浓度值越高,变化幅度越大.3) 总体上粉尘浓度在巷道底部较高,随着高度的减小,粉尘的浓度增大,但是在距工作面8 m后趋于平稳,由于粉尘受到风流的影响向回风侧运动,而其中的大颗粒粉尘同时做沉降运动,导致下层空间的粉尘浓度很大.4) 风筒口离工作面越近,工作面的风速越大,粉尘越不容易沉降,导致巷道前段上层空间的粉尘浓度较高,粉尘浓度变化幅度也越大.参考文献:【相关文献】[1] 刘荣华,王海桥,施式亮,等.压入式通风掘进工作面粉尘分布规律研究[J].煤炭学报,2002(3):233-236.[2] 董军,汪日生,于贵生,等.基于DPM压入式通风全岩巷综掘面粉尘运移规律数值模拟[J].煤矿安全,2016,47(6):190-193.[3] 龚剑,胡乃联,林荣汉,等.掘进巷道压入式通风粉尘运移规律数值模拟[J].有色金属(矿山部分),2015,67(1):65-68.[4] 秦跃平,姜振军,张苗苗,等.综掘面粉尘运移规律模拟及实测对比[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2014,33(3):289-293.[5] 陈举师,蒋仲安,谭聪. 岩巷综掘工作面通风除尘系统的数值模拟[J].哈尔滨工业大学学报,2015,47(2):98-103.[6] 蒋仲安,闫鹏,陈举师,等. 岩巷掘进巷道长压短抽通风系统参数优化[J].煤炭科学技术,2015,43(1):54-58.[7] 赵肖冰,陶占宇,吴福喜,等. 长压短抽式通风掘进面粉尘浓度分布规律数值模拟研究[J].中州煤炭,2014(1):34-37.[8] 吴兵,于振江,周瑶,等.常村煤矿综掘面合理除尘方式选择及其应用[J].安全与环境工程,2014,21(5):98-103.[9] 张福宏,陈举师,高杨,等.煤层干式钻孔粉尘运动及粒径分布的数值模拟[J].清华大学学报(自然科学版),2018,58(10):872-880.[10] 周智勇,胡培,韩章程,等.掘进工作面通风布置对粉尘分布规律的影响[J].中南大学学报(自然科学版),2018,49(9):2264-2271.。
不同抽压比煤巷掘进工作面粉尘浓度分布的数值模拟
不同抽压比煤巷掘进工作面粉尘浓度分布的数值模拟卢英东;陈洋洋;吕凯旋【摘要】针对掘进工作面产尘量大,除尘效率低,造成粉尘浓度大的现实状况,运用计算流体力学中的气固两相流理论,采用离散相模型来研究抽压比对掘进工作面巷道中粉尘浓度分布的影响,并进行了数值模拟.结果表明:当抽出风筒的风量一定时,可提高压入风流的风速来减小抽压比,达到降低掘进巷道粉尘浓度的目的.本模型中,当抽出风量为170 m3/min时,抽压比选取0.55,除尘效果较好.【期刊名称】《皖西学院学报》【年(卷),期】2016(032)005【总页数】4页(P99-102)【关键词】掘进工作面;计算流体力学;抽压比;数值模拟【作者】卢英东;陈洋洋;吕凯旋【作者单位】安徽建筑大学土木工程学院,安徽合肥230601;中国能建江苏电建三公司,江苏镇江212003;安徽建筑大学土木工程学院,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TD82煤矿开采过程中，矿尘一贯是干扰安全生产的主要因素之一，它不仅影响煤矿的生产效率，更为严重的是威害了煤矿工人的身体健康，使得他们患上不同程度的职业病。
现阶段，煤矿开采机械化水平不断提高，采煤工作面粉尘问题越来越突出，在有一般程度防尘措施时，机采工作面作业点粉尘浓度为1 000～3 000 mg/m3,综采割煤时粉尘浓度会高达4 000～8 000 mg/m3，工人作业环境不容乐观。
掘进工作面通常采用通风除尘方式降低巷道内的粉尘浓度，常见的通风除尘方式有压入式、抽出式以及长压短抽通风除尘[1-3]。
研究与经验表明，长压短抽式通风是一种可有效降低掘进工作面粉尘浓度的通风方式，同时具有压入式和抽出式的优点，除尘效果比单一的压入式与抽出式通风明显，因而在综掘工作面除尘领域得到了较好地应用，但这种混合式除尘技术的除尘效果受到一些因素的影响，抽出风量与压入风量的比值(抽压比)就是影响通风除尘效果一个重要因素[4]。
因此研究长压短抽式通风的抽压比对分析工作面的粉尘浓度分布规律有着重要的意义。
掘进巷道压入式通风粉尘运移规律数值模拟
掘进巷道压入式通风粉尘运移规律数值模拟龚剑;胡乃联;林荣汉;崔翔【摘要】为了解决掘进巷道粉尘的严重污染问题,以西藏自治区某铜多金属矿为工程背景,运用数值模拟与现场测试相结合的方法,对掘进巷道采用压入式通风时的粉尘分布规律进行研究.通过GAMBIT建立几何模型,并运用FLUENT软件模拟压入式通风条件下粉尘的运移规律.模拟结果表明,掘进巷道内的粉尘在1 200 s时基本全部排出,同时模拟结果与实测数据基本一致.【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》【年(卷),期】2015(067)001【总页数】4页(P65-68)【关键词】掘进巷道;压入式通风;粉尘分布;数值模拟【作者】龚剑;胡乃联;林荣汉;崔翔【作者单位】北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD72掘进工作面在钻孔、爆破及装岩过程中都会产生粉尘，是井下生产作业产尘量最大的尘源之一，同时由于独头巷道通风距离长，通风条件差，粉尘不易排出，致使粉尘大量分布于掘进巷道内，对人体危害极大［1－4］。
各工种尘肺病的患病率调查数据显示，掘进工人尘肺病患病率最高，因而必须对掘进巷道的粉尘治理予以重视［5］。
基于此，本文以西藏自治区某铜多金属矿为工程背景，根据气固两相流理论，采用GAMBIT建立掘进巷道内压入式通风粉尘运移规律数学模型，同时利用FLUENT研究压入式通风过程中粉尘的运动轨迹与浓度变化规律，并将现场实测数据与模拟结果进行对比，验证数值模拟的准确性。
西藏自治区某铜多金属矿地下开采方式为斜坡道开拓，倾角为8°，总长800 m，巷道断面为三心拱，宽4.2 m，高3.7 m，在4 470 m中段存在大量的掘进断面，风流不能形成回路，导致通风不畅，粉尘不能及时有效排出。
某矿山掘进巷道粉尘浓度分布规律
某矿山掘进巷道粉尘浓度分布规律李刚;吴将有【摘要】粉尘是矿山最主要的职业病危害因素,严重威胁到矿山安全生产和职工身心健康.以某矿山巷道掘进工作面为研究对象,借助流体软件Fluent构建了数值模型,模拟分析了掘进巷道的粉尘浓度分布规律.数值模拟与现场粉尘浓度实测值的对比分析结果表明:随着与掘进面距离的增加,粉尘浓度整体上逐步减小,掘进工作面区域、抽风筒区域以及距离掘进面大约15 m的区域为掘进巷道中的重点除尘区域.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2018(000)010【总页数】3页(P198-200)【关键词】掘进巷道;粉尘分布;数值模拟;现场实测【作者】李刚;吴将有【作者单位】中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;金属矿山安全与健康国家重点实验室;华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司;中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;金属矿山安全与健康国家重点实验室;华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司【正文语种】中文在矿井开采过程中，掘进工作面在钻孔、爆破及装运过程中均会产生大量粉尘，是矿山井下作业最主要的产尘场所之一[1-2]。
目前，我国相当一部分矿山已经进入了深部开采阶段，井下粉尘的污染问题越发严重。
由于掘进工作面为无组织扩散尘源，且通风条件差、粉尘易积聚，致使作业面粉尘浓度高且不易排出。
高浓度的粉尘会加快机械设备磨损，干扰作业人员生产操作视线，可能会引发一系列安全事故；另一方面会污染工作场所，产生一系列的环境污染问题，严重影响了生产作业人员的安全与健康[3-5]。
研究矿山掘进巷道的粉尘分布规律可对矿山掘进巷道的粉尘控制技术方法研究、通风除尘系统设计提供理论参考，对于保护矿工安全与健康，改善矿井作业环境具有重要意义。
本研究以某矿井巷道掘进工作面为研究对象，采用“离散相”模型法对掘进巷道的通风系统构建数值模型[6-8]，分析掘进巷道的粉尘浓度分布规律，为矿井掘进巷道粉尘浓度预测及治理提供可靠依据。
平煤六矿综掘面粉尘运移规律数值模拟及防治研究
平煤六矿综掘面粉尘运移规律数值模拟及防治研究
陈建忠
【期刊名称】《山东煤炭科技》
【年(卷),期】2024(42)1
【摘要】针对平煤六矿综掘工作面巷道粉尘污染严重且治理效果不佳的问题,采用数值模拟的方法研究戊10-22220综掘面风流-粉尘运移规律,并据此构建了能雾化封闭主要尘源点的喷雾场。
结果表明:未采取降尘措施时,掘进面迎头附近粉尘浓度达到3000 mg/m3以上,掘进机两侧和司机位置处粉尘浓度较高,而巷道后段粉尘悬浮无法及时排出;根据所得到粉尘运移规律,基于所研发的新型气水喷雾装置及水幕帘对截割尘源及逸散粉尘进行喷雾降尘,粉尘浓度得到了显著降低,降尘效率达到了85%以上。
【总页数】6页(P73-76)
【作者】陈建忠
【作者单位】中国平煤神马控股集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD714
【相关文献】
1.司马矿综掘面粉尘运移规律研究
2.综掘面粉尘运移规律数值模拟及实测研究
3.某矿综掘工作面粉尘运移规律的数值模拟分析
4.基于Real izable k−ε模型煤巷综掘工作面粉尘运移规律研究
5.综掘巷道抽出式通风粉尘运移规律仿真模拟研究
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dup dt
=FD（u-up）+
gx（ρp－ρ） ρp
＋Fx
（5）
X 平面
Z 平面
Y ZX
Y 平面
图 1 巷道各平面示意图
根据巷道围岩力学性质及用途， 确定东五区 掘进巷道断面为直壁半圆拱，巷道横截面的尺寸如 图 2 所示.
3800
1500
4600 图 2 巷道剖面图（单位：mm）
第 ３７ 卷 第 ３ 期
FD=
18μ
2
ρp dp
CDRe 24
（6）
CD=α1+
α2 Re
+ α3 Re
（7）
Fx=（
ρ ρp
）up
坠u 坠x
（8）
式 （5）中 ，FD（u-up）：颗 粒 的 单 位 质 量 拽 力 ；u：气 相 流 速 ；up：颗 粒 流 速 ；式 （6）中 ，ρ、 ρp：气 相 和 颗 粒 的 密 度 ；Re：雷 诺 数 ；式 （7）中 ，CD：拽 力 函 数 ；α1，α2 和 α3 为常数.
掘进面粉尘浓度分布规律模拟与现场实测对比
侯宏涛
（郑州工业应用技术学院基础教学部，郑州 451150）
摘 要：为了研究掘进面粉尘浓度分布规律，结合回坡底东五区掘进巷道的实际情况，借助流体 软件 Fluent 建立并模拟了压入式通风 16 种模型的粉尘分布规律. 对于巷道不同的水平面， 随着 离底板距离的增大，粉尘浓度先减小，之后趋于平稳；对于巷道的各纵截面，由进风侧到回风侧， 粉尘浓度先减小后增大；由巷道掘进面到巷道末端各平面，粉尘浓度先是急剧降低，之后又慢慢 升高，然后又减低，并趋于平稳. 通过对比分析，得出当压入式风筒距离掘进面 10 m 时，掘进面 的通风除尘效果较好. 为了验证数值模拟结果的可靠性，将数值模拟值与现场粉尘浓度的实测值 进行了对比分析. 根据粉尘的分布规律，提出了粉尘治理的一些优化措施. 关键词：掘进面；Fluent；压入式通风；粉尘分布；现场实测 中图分类号：TD724 文献标志码：A
Stochastic
参数设置 面射流源
Inert Dust Rosin-rammler -0.1 2.6×e-6 6.6×e-5 1.3×e-5 1.8 0.006 kg/s 30000 Interaction with Continuous Phase Spherical 80 Discreate Random Walk Model Number of Tries（1） Time Scale Constant
62
江西理工大学学报
2016 年 6 月
改善矿井作业环境是国内外矿井通风技术研 究的主要目标，进而可以保障矿山职工安全、健康 和 提 高 矿 山 生 产 效 益[3]，因 此 ，如 何 保 证 井 下 有 效 的通风在一定程度上起到非常关键的作用. 单一 压入式通风方式在独头巷道内广泛采用， 邬长福 等[4]对 独 头 巷 道 局 部 通 风 进 行 了 二 维 数 值 模 拟 研 究 ； 罗 周 全 等 [5]对 独 头 巷 道 掘 进 压 入 式 通 风 流 场 特 征进行了数值分析. 独头巷道掘进工作面通风质 量的好坏不仅与通风系统的设计、 布局和通风管 理等因素有关，而且与风筒出口到掘进面的距离有 很大关系，数值模拟研究可以清楚地描述掘进工作 面的粉尘分布情况， 进而正确有效地改善井下作 业环境和保障员工安全健康. 针对对回坡底煤矿 东五采区皮带巷粉尘的分布规律， 选择合理的风 筒布置形式，对矿井的通风以及粉尘治理具有一定 的指导意义.
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江西理工大学学报
2016 年 2 月
图 5 描 述 了 风 筒 口 距 离 掘 进 面 5~20 m 情 况 下，巷道不同纵平面上粉尘的浓度，可以看出，在巷 道纵截面上，由进风侧到回风侧，粉尘质量浓度先 减小后增大，并且粉尘浓度质量浓度回风侧均大于 进风侧. 在压入式风筒距离掘进面 5 m 到 14 m 情 况下，回风侧粉尘的质量浓度大约为进风侧粉尘浓 度的 1.5~3 倍. 在压入式风筒距离掘进面 15 m 到 20 m 情况下， 回风侧粉尘的质量浓度大约为进风 侧粉尘浓度的 3.5~9 倍. 回风侧是治理粉尘的主要 区域. 粉尘浓度比较低的为距离掘进面 13 m 之后 回风侧粉尘浓度迅速上升.
Comparison of simulation and field measurement on rock powder migration characteristics in fully mechanized excavation face
HOU Hongtao
(The Department of Fundamental Education, Zhengzhou University of Industrial Technology, Zhengzhou 451150, China)
2 模型建立
图 1 为巷道各平面示意图， 其中 X 平面为巷 道的纵截面 （宽度方向），Y 平面为巷道的水平面 （高度方向），Z 平面为巷道的横平面（掘进方向）.
1 数学模型及控制方程的建立
为了能解决巷道内流动问题，采用 k-ε 模型，
其中空气为连续相，粉尘颗粒为离散相，气相控制
方 程[6]为 ：
连续性方程：
侯宏涛：掘进面粉尘浓度分布规律模拟与现场实测对比
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对于巷道掘进面模型的建立，国内很多学者对巷 道模型不同长度进行了研究，汤民波[7]选择了 10 m， 李新星[8]选择了 15 m，骆伟[9]选择了 25 m，王伟[10]选 择了 30 m，秦跃平[11]选择了 50 m，吴应豪[12]选择了 100 m，结合本文研究实际情况，主要考虑掘进面区 域的粉尘浓度分布，因此选取模型长度为 30 m.
坠ux + 坠vy + 坠wz =0
（1）
坠x 坠y 坠z
动量方程：
坠（ui） + 坠（uiuj） =- 1 坠p +
坠ti
坠xj
ρ 坠x
坠 坠x
[μeff（
坠（ui） 坠xj
+
坠（uj） 坠xi
）]+gβΔT
（2）
k 方程：
ρ
坠k 坠t
+ρui
坠k 坠xi
=坠 坠xi
[（μ+ μt σK
） 坠k 坠xi
第 37 卷 第 3 期 2016 年 6 月
江西理工大学学报
Journal of Jiangxi University of Science and Technology
Vol.37, No.3 Jun. 2016
文章编号：2095-3046（2016）03-0061-07 DOI:10.13265/ki.jxlgdxxb.2016.03.011
0引言
综掘工作面是煤矿一个主要产尘场所[1-2]，高浓
度粉尘不仅能加速机械磨损， 影响设备的正常运 转，缩短精密仪器的使用寿命，还会使劳动条件恶 化，降低作业地点工人的视线，危害作业人员身体 健康.
收稿日期：2016- 03- 29 作者简介：侯宏涛（1988- ），男，助教，主要从事矿通风除尘、矿山压力与岩层控制等方面的研究，E-mail：henan2008@.
将 16 种模型 X 平面、Y 平面、Z 平面上粉尘计 算浓度对比如下：
1）16 种模型 X 平面上粉尘浓度对比
表 1 射流源参数
喷射源参数 射流源类型
颗粒类型 材料
径分布 Y 方向速度/（m·s-1）
最小粒径 /m 最大粒径 /m 中粒径 /m
分布指数 质量流率 最大步数
耦合 Draw Law Number of Continuous PБайду номын сангаасase Iteration per DPM Iteration
]+GK+Gb-ρε－YM＋sK
（3）
ε 方程：
坠（ρε） 坠（ρεui） = 坠 [（μ+ μt ） 坠ε ]+
坠t
坠xi
坠xj
σε 坠xj
G1ε
ε k
（GK+G3εGb）-C2ε
ρ
ε2 k
+Sε
（4）
式 （3 ）中 ，GK：平 均 速 度 梯 度 引 起 的 湍 动 能 ；Gb： 浮 力 引起的湍动能；YM：扩散产生的 波 动 ；式 （4）中 ，G1ε, G2ε：常数，分别为 1.44 和 1.92；ρK=1.0，ρε=1.2； SK 与 Sε 用户自定义源项，对于流动为不可压时，且不考 虑用户自定义源项时时，SK=0，Sε=0.
图 4 压入式通风网格模型
3 风筒布置不同模型对比分析
图 3 压入式通风几何模型
风流连续场计算收敛后， 加入离散相粉尘颗 粒，结合回坡底实际情况，粉尘密度 2500 kg/m3，掘 进 面 设 为 面 射 流 源 ，Fluent 模 拟 确 定 的 各 参 数 如 表 1 所示. 对离散相进行计算，直至离散相计算收 敛为止.
Abstract: In order to study the characteristics of rock dust migration in fully mechanized excavation face, combining with the actual situation of the Huipodi five east mining district rock excavation roadway, 16 models of forced ventilation were established and simulated by the fluid software Fluent. The results show that, for the roadway horizontal plane, rock dust concentration decreased first, and then leveled off; for the roadway longitudinal plane, rock powder concentration decreased first and then increased from the intake wind side to return air side rock; from the heading face to the end of roadway, rock dust concentration sharply reduced first, then slowly rose, then decreased gradually, and finally leveled off. Through comparison and analysis, when the distance between forced wind tube and excavation working face is 10m, the effect of ventilation and dust removal is better. In order to validate the reliability of numerical simulation results, the simulated values with the measured values were compared. According to the characteristics of rock dust migration, some optimization measures for dust treatment were put forward. Key words: fully mechanized excavation workface; Fluent; forced ventilation; rock dust migration; field measurement