塔山矿综采面片帮及煤溜双尘源耦合数值模拟研究

来源 :华北科技学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liak19870702
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煤壁片帮引起的冲击气流、刮板运输机运动及其对粉尘的反弹作用都会产生大量的粉尘,造成工作面的粉尘污染且严重影响井下的作业环境、损害工人健康、降低工作效率。本文以中煤集团塔山煤矿综采面为研究对象,采取理论分析和数值模拟相结合的研究方法,对冲击气流和粉尘的运移规律进行研究,分析影响冲击气流和粉尘浓度的一系列相关因素。论文的研究内容和主要结论包括以下几点:(1)研究了采面粉尘产生机理及其影响因素并根据守恒定律和流体动力学的相关理论,首先通过建立N-S方程得到了连续相风流的流动规律,其次分析了工作面粉尘的受力情况并建立了离散相粉尘颗粒的运动方程。(2)根据分析综采工作面概况,使用Gambit软件对综采面建立几何模型,网格划分以及设置壁面、速度入口等初始边界条件。在Fluent中设置方程的求解参数对风流进行了不同条件下的数值模拟,得到了连续相风流在工作面的分布特征、片帮不同时间后冲击气流对工作面风流的影响以及不同质量的片帮对工作面风流的影响规律,得到结论:风流在未流经障碍物时,风速分布均匀且大小保持在2.06 m/s。在经过采煤机等障碍物时风速矢量发生偏转,风速最大达到2.82m/s。片帮使工作面的风速增大,不同片帮质量产生的冲击气流在经过相同时间内对工作面风流造成的影响相同。(3)研究了DPM模型中不同参数下,通过选取一定时刻下的风流和粉尘相互作用,对比t=8s时刮板运输机和片帮两个尘源单独作用时的工作面粉尘浓度和两个尘源耦合作用下的粉尘浓度,发现耦合时的粉尘浓度有明显的累加现象,并且双尘源作用时粉尘沿Y轴的扩散距离在2.5 m以内。通过分析综采工作面片帮及煤溜的双尘源耦合时的粉尘分布规律,可以得到粉尘的防治重点区域为煤壁与采煤机形成的机道空间、采煤机滚筒、煤溜档板外侧以及工作面出风口。该论文有图25幅,表10个,参考文献76篇。
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