摘要：为了解决长压短抽通风方式下传统抽风口集尘效果不适应掘进速度快、产尘量大的工作面集尘需求等问题,提出设计抽风筒集尘口装置及系统布局,以降低快掘面高粉尘危害和污染等隐患。利用Fluent建立集尘系统的粉尘场有限元模型,分析单集尘参数对粉尘场影响并确定参数取值范围,设计二次回归正交试验,建立司机和人行道呼吸带粉尘质量浓度双目标优化模型,采用NSGA-Ⅱ算法求解模型。以陕西某矿快掘面为研究对象,求解得到该集尘布局下最佳集尘参数方案。搭建集尘系统试验平台来测试最佳集尘参数方案,研究结果表明:试验测试值和预测值误差小于8%,优化后的司机处粉尘质量浓度和人行道呼吸带平均粉尘质量浓度分别降低79.3%,58.7%,证明优化模型准确且有效。研究结果可为实现快掘面空气净化目标提供参考。

摘要：针对综掘工作面通风总量控制模式下,出风口风流状态不能实时动态变化导致瓦斯及粉尘灾害和污染隐患问题,对风流瓦斯及粉尘耦合下的复杂通风环境安全状态进行多源数据融合评价分析,可为风流精细化智能调控提供理论依据,防范灾害事故的发生。采用流体力学与离散元耦合方法建立风流瓦斯及粉尘气固耦合的有限元计算模型,设计搭建风流监测及智能调控测试试验平台进行模型的验证,模拟确定关键隐患位置,运用层次分析法构建3层结构的评价指标体系,确定各指标权重。采用混合式两级融合结构对最优加权的数据级融合和灰色关联的决策级融合进行分析,建立5级风险等级评价模型。对陕北某煤矿综掘面进行融合评价分析,发现在出风口距端面最短距离5 m的极端工况下,风流智能调控装置口径为1 m、水平偏转20°、垂直偏转6°时,评价等级为安全,且与调控前对比,不同测点位置处瓦斯体积分数及粉尘质量浓度均有不同程度下降,验证了该模型的有效性。

摘要：针对掘进面局部通风系统无法实时监测及智能调控风筒出风口风流状态而导致风场分配不合理,造成瓦斯超限和粉尘聚积等安全隐患问题,在课题组对掘进面风流智能调控装置的基础上,利用虚拟现实和远程监控技术对该物理装置虚拟映射远程监控系统进行设计。采用Unity3D对系统的虚拟场景模型构建;基于Sugar BI云平台对PC/Android端远程监控软件开发,包括了三维虚拟场景预览、实时数据及视频监控、预测预警机制、智能控制模块及支持信息子系统。以实验室模拟实验测试平台,对系统进行测试,结果表明系统运行可靠,各预期功能均可实现,从而提高了掘进面通风智能可视化程度。

摘要：为了解决煤矿掘进面风筒出风口参数不能动态变化,而传统风幕全断面控尘效果不理想引起的粉尘浓度高等问题,通过分析风幕和出风口参数对粉尘分布规律的影响,以此得到合理的出风口风流与风幕综合调控方案,降低粉尘浓度。以陕西神木柠条塔煤矿N1212巷道为研究对象,利用Fluent软件建立出风口风流与风幕综合调控的粉尘场有限元模型,设计出风口风流及风幕综合调控响应曲面实验,得到最佳综合调控方案为:风幕射流出口宽度为0.16 m,风幕射流出口速度为6 m/s,出风口口径为0.9 m,出风口右偏角度为3°。搭建相似模拟实验平台来验证最佳综合调控方案,研究结果表明:调控后回风侧行人呼吸处和司机位置处粉尘平均浓度分别降低89%和81%,有效改善掘进面作业环境。