摘要：为了降低高海拔隧道掘进机(Tunnel Boring Machine, TBM)在施工过程中产生的粉尘污染并进一步提高通风除尘效果,进而改善作业人员工作环境,研究以某高原TBM施工隧道为研究对象,利用流体仿真模拟软件Fluent对长压短抽方式下不同送风风管、除尘风管位置和抽压比参数进行计算,并将模拟结果与经验公式进行比较,分析粉尘在隧道内的运移特性。研究结果显示:长压短抽通风系统下的粉尘会在风流作用下向除尘风筒一侧运动,其中大部分粉尘会经过除尘风筒排出隧道外,小部分粉尘会在除尘风筒与隧道壁处形成聚集,且隧道内的机械设备对粉尘扩散有阻碍作用;当送风管口在距离掘进面约17 m时,隧道后程粉尘质量浓度较大,在距掘进面20 m处,隧道内的沿程粉尘质量浓度较小;当除尘风管在距掘进面12 m时,隧道内沿程粉尘质量浓度相对较大,作业环境恶劣。其中,作业人员集中区域的粉尘质量浓度最高,可达65.44 mg/m3,在距掘进面6 m位置处时,隧道环境较好。与抽压比为0.5相比,抽压比为0.8时隧道沿程粉尘质量浓度降低50%,除尘效果达到最佳。研究结论可为类似高原地区大断面TBM施工通风方案设计提供科学参考。

摘要：为了更详细了解大采高工作面分区尘源粉尘运移分布规律,以补连塔煤矿12511综采工作面为研究对象,利用流体力学CFD软件对8 m大采高综采工作面粉尘运移分布规律进行数值模拟研究。结果表明:由垮落煤层产生的粉尘在风流的作用下向采煤机后方扩散,高浓度粉尘团运动最高点可达5 m,且沿程粉尘质量浓度逐渐降低。高浓度粉尘团主要集中在采煤机前后10 m范围及底板靠挡煤板一侧,最高粉尘质量浓度可达3500 mg/m^3。为了有效降低工作面粉尘质量浓度,防止污染井下工作环境,提出在大采高工作面安装机载除尘器的方法来控制尘源处粉尘向人行侧扩散,达到净化作业场所的目的。通过研究除尘器吸尘口位置、处理风量对工作面粉尘运移分布规律及降尘效果的影响,得出大采高工作面最优降尘效率的吸尘口位置及处理风量适配组合,最大降尘效率可达到99.9%。

摘要：为解决矿井胶带运输巷粉尘质量浓度超标问题,设计一种新型节能气动喷雾降尘方案。在3 m/s通风条件下,采用数值模拟方法研究胶带运输巷粉尘运移情况,模拟粉尘从导料槽喷出至污染整个胶带运输巷的过程和粉尘速度的空间分布;提出同时治理导料槽和胶带运输巷内的中心抑制、两侧隔断综合喷雾降尘方案;在导料槽两端布置安装6个新型节能气动雾化喷嘴,胶带运输巷布置4道由高效节能气动雾化喷嘴组成的雾幕。结果表明:该方案可有效降低导料槽粉尘涌出量,并对胶带运输巷中的粉尘起到捕集和隔断扩散作用;可有效将粉尘控制在转载点两侧20 m空间范围内,除尘效率达94.1%。

摘要：为掌握矿井采煤工作面粉尘运移扩散规律、对井下综采工作面空间防尘系统设计提供依据,以新街台格庙矿区规划的大采高工作面为研究背景,运用Solidworks和ANSYS软件建立采煤工作面几何物理模型,结合气固两相流理论对采煤机割煤作业粉尘运动情况进行数值模拟。对比分析不同入口风速、采煤机工作方式和粉尘粒径时工作面粉尘浓度分布特征。结果表明:工作面风速在沿程方向上整体呈现低-高-低的波动趋势,在采空区至煤壁方向上逐渐增高;在采煤机下风侧滚筒截煤粉尘叠加形成长度达60 m的高浓度粉尘区,浓度超2000 mg/m^(3);采面入口风速是影响粉尘浓度的主要因素,采面粉尘峰值浓度与沿程浓度随风速增加而降低;采煤机工作方式改变使得粉尘浓度在水平高度上分布出现显著差异,造成粉尘重点防治区域变化;粉尘粒径越小,工作面呼吸带高度粉尘峰值浓度越高,粉尘颗粒漂浮现象越明显。研究结果有效掌握了大采高工作面粉尘运移扩散规律,为工作面防尘布置提供参考,对实现综采工作面的安全开采具有指导意义。

摘要：为了降低野川煤业有限公司3202胶带顺槽掘进巷道迎头及巷道后方的粉尘浓度,采用数值模拟分析该巷道掘进时风流及粉尘的运移规律,设计了掘进迎头高压喷雾降尘系统和皮带喷雾降尘系统。现场应用所设计降尘系统后综掘机司机位置处呼尘浓度控制在38.5 mg/m^3,降尘率高达80%,并且巷道内刮板转载点和运输转载点的降尘率同样高达80%,能够保证巷道正常掘进。

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。

摘要：根据某煤矿综掘巷道实际情况,设计了一套综掘巷道中粉尘运移过程的数值实验系统,用于可视化监测粉尘运移过程、分析粉尘时空分布特征。该系统基于CFD-DEM方法,采用CFD方法求解流场,采用DEM方法跟踪计算粉尘颗粒运动情况,通过Visual C++开发该两相流计算平台,与Visual Basic用户界面相结合,实现粉尘运移全过程的可视化监测与分析;学生可基于该系统自主设计数值实验,模拟综掘巷道多工况产尘情况,探究不同送风速度、粒径粉尘、粉尘组分等因素对综掘巷道中粉尘分布的影响规律,有利于学生夯实基础知识、创新实验设计,培养学生解决实际工程问题的能力。

摘要：为了得到掘进工作面附近爆破和通风同时作用形成气相流场所致爆尘运移规律,指导通风系统和防尘系统的设计,以斜沟煤矿13采区集中辅运上山掘进工作面为背景进行爆破后的CFD模拟研究,并结合实际测量,以获得粉尘扩散规律、粉尘粒径沉降规律和粉尘浓度时间变化规律。模拟结果显示:距离地表垂高0.5m处粉尘浓度最高,距地表4m处粉尘浓度最低。粒径在90~200μm的几乎完全沉降;15μm以下的长时间悬浮;10μm以下的粉尘均匀分布于沿程空间各点。在1~5min之内,大颗粒迅速沉降;粉尘浓度在5min以后开始逐渐减少。距掘进工作面10~20m范围内粉尘浓度一直保持在较高水平。现场实测得到距工作面20m和25m范围内的粉尘浓度分布规律与数值模拟结果基本一致。

摘要：为了指导通风系统和防尘系统的设计,以马堡煤矿152采区轨道下山掘进工作面为背景进行爆破后的CFD模拟研究,并结合实际测量,以获得粉尘扩散规律、粉尘粒径沉降规律和粉尘浓度时间变化规律。模拟结果显示:距离地表垂高为0.5 m处粉尘浓度最高,距地表4 m处粉尘浓度最低。粒径在90~200μm的几乎完全沉降;15μm以下的长时间悬浮;10μm以下的粉尘均匀分布于沿程空间各点。在1~5 min之内,大颗粒迅速沉降;粉尘浓度5 min后开始逐渐减小。距掘进工作面10~20 m范围内粉尘浓度一直保持在较高水平。现场实测得到距工作面20 m和25 m范围内的粉尘浓度分布规律与数值模拟结果基本一致。

摘要：为了降低四明山煤业9102巷掘进作业时迎头的粉尘浓度,通过数值模拟分析该巷道掘进时的粉尘运移规律,并结合目前掘进迎头降尘方式存在的问题,设计巷道腰线以上的截割作业和巷道腰线以下的截割作业时的高压喷雾降尘系统。通过现场应用高压喷雾降尘系统后,综掘机司机位置处全尘浓度较高压喷雾降尘系统实施前下降84.9%,保证巷道正常掘进。