【摘 要】
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随着煤矿机械化采掘技术的研究与发展,新型掘进设备的投入使用,由综掘工作面衍生而来的快速掘进工作面出现。其掘进速度加快,会导致粉尘的产生量急剧增大,在巷道内迅速扩散,高浓度粉尘不仅威胁煤矿工人的身心安全,而且阻碍高效生产作业。因此,对快速掘进工作面高效防尘的研究意义重大。本文通过理论分析与数值模拟相结合的方式,对快速掘进巷道长压短抽式通风除尘系统优化并在此基础上,提出多抽风筒除尘系统及附壁风筒控尘系
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随着煤矿机械化采掘技术的研究与发展,新型掘进设备的投入使用,由综掘工作面衍生而来的快速掘进工作面出现。其掘进速度加快,会导致粉尘的产生量急剧增大,在巷道内迅速扩散,高浓度粉尘不仅威胁煤矿工人的身心安全,而且阻碍高效生产作业。因此,对快速掘进工作面高效防尘的研究意义重大。本文通过理论分析与数值模拟相结合的方式,对快速掘进巷道长压短抽式通风除尘系统优化并在此基础上,提出多抽风筒除尘系统及附壁风筒控尘系统,讨论了螺旋出风式和径向出风式附壁风筒的结构特点和参数优化。本文基于气固两相流理论,应用ANSYS Fluent数值模拟软件对快速掘进工作面粉尘分布进行模拟,进行现场验证并得到如下结论:（1）对巷道风流进行模拟表明,在快速掘进巷道中长压短抽式通风会在掘锚机前后形成涡流区,阻碍粉尘的排除,通过合理的风筒布置及风量配比,能够降低粉尘聚集,提高除尘效率。（2）经过数值模拟进行参数优化,得出压风筒直径1m,距迎头15m,抽风筒直径0.8m,距迎头3m且压抽风量比为1.3时,长压短抽式通风除尘系统除尘效率较高。在此基础上优化抽风筒,能够增加负压抽吸范围及强度,进一步降低粉尘浓度。（3）附壁风筒形成的风幕可将大量粉尘控制在迎头一定范围内,改善司机作业环境,阻隔粉尘扩散的同时压缩尘源粉尘喷射空间,相比于普通长压短抽式通风,能够表现更好的控尘作用。（4）采用控制变量法,保证长压短抽式参数不变的条件下,对螺旋出风式和径向出风式附壁风筒的出风口宽度和分风量进行参数优化。通过数值模拟结果对比,得出螺旋出风式和径向出风式附壁风筒最佳出口宽度分别为0.3m和0.05m,径轴向出风比均为1:2,经现场验证,粉尘在迎头3m范围内得到有效控制。
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