煤炭是一种化石能源,约占世界一次能源消费总量的30%。目前,地下开采仍为煤炭开采的主要方法,随着煤矿开采深度的加大和机械化程度的提高,作业区域粉尘和瓦斯灾害也愈发突出,严重威胁着煤矿的安全生产和工人的身体健康。综掘工作面是煤矿井下主要作业场所之一。据现场实测,在未采取防尘措施时,综掘工作面粉尘浓度可达1200-1500 mg/m~3。即使采取了措施,多数综掘工作面的作业环境依旧不容乐观,掘进机司机工作地点粉尘浓度最大可达900 mg/m~3。除此之外,煤矿综掘工作面生产作业时还会产生瓦斯气体,其在空间达到一定浓度后,具有爆炸威胁性。尤其是对于高瓦斯和突出矿井,作业区域瓦斯浓度经常超限。因此提出新型通风方法,降低工作面粉尘浓度并稀释瓦斯浓度,对于改善综掘工作面作业环境,确保工作面安全生产,具有重要现实意义。为解决传统长压短抽通风的不足,本文结合实际情况,对综掘工作面附壁旋流通风进行数值模拟及实验研究,并对附壁旋流通风相关参数进行优化。经现场调研,本文依据现场实际巷道尺寸建立了附壁旋流通风物理模型和数学模型,利用PIV粒子图像测速系统测得物理模型内部流场,进行了粉尘扩散与瓦斯稀释实验。根据相似性准则将实验模型和数值模拟模型建立联系,验证了模型有效性,并进行了数值模拟深入研究,结果表明:附壁旋流通风对掘进端头产尘扰动小,且能形成具有协同作用的轴向与径向风幕,能将粉尘阻隔封堵在掘进端头附近防止粉尘向巷道后方扩散,在一定程度上能将瓦斯进行稀释。通过对附壁旋流通风的影响因素进行分析,得到了附壁旋流通风合理通风工况参数、附壁风筒结构参数及安装位置。结果表明:多尘源下附壁旋流通风吹吸风量比为1.4时控尘效果最佳;综掘工作面产尘与瓦斯突出共存时,附壁风筒轴径风量比为2:8时,既能保障了综掘工作面瓦斯浓度不超限,同时能够获得较为理想的粉尘控制效果。附壁风筒条形风口宽度W与长度L分别为0.05 m和1.4 m,且附壁风筒距离掘进端头距离D为5.6 m时,附壁旋流通风控尘效果最佳,掘进机司机处粉尘浓度最低,全尘隔尘效率和呼尘效率分别为92.14%和94.08%。