摘要：目前掘进工作面常用的通风总量控制方式难以动态调节风筒出风口风流,导致风量不足或风流分布不合理,造成瓦斯和粉尘积聚等安全隐患。以柠条塔矿S1200-Ⅲ掘进面为例,通过分析原始风场存在的问题及风流调控需求,设计了一种通过气压缸或气动马达驱动机械结构实现出风口偏转角度、口径大小及前后位移动态调节的气动式风流调控装置,介绍了该装置机械系统、气动执行系统和控制系统的设计方案。采用ANSYS Workbench软件对机械系统的安全性进行了有限元分析,结果为最大应力87.2 MPa,安全系数2.69,最大变形量0.84 mm,平均变形量0.42 mm。采用FluidSIM软件对气动执行系统进行了仿真分析,结果表明装置可完成既定动作,且运行平稳、可靠。井下测试结果表明,采用该装置后,司机处与行人呼吸带风流分布更合理,在风筒出风口距工作面5 m时,司机处与行人呼吸带粉尘浓度较调控前分别降低了45.3%和33.4%,出风口距工作面10 m时分别降低了40.4%和34.3%。

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。

摘要：针对综掘面风流状态不能实时动态变化及粉尘源位置不断移动导致巷道粉尘聚集严重等问题,设计了风流调控下粉尘场模拟的正交试验方案,采用FLUENT软件模拟分析了尘源动态变化下风流调控参数对粉尘浓度分布影响规律,并运用极差分析法分析了风筒出风口口径、水平偏转角度、垂直偏转角度三个影响因素的显著性,确定了粉尘场优化分布的风流调控方案。对柠条塔矿S1212胶运巷道出风口距迎头5m和10m时的风流调控进行实际测试得出:回风侧行人呼吸带高度平均粉尘浓度分别降低33.4%和34.3%,掘进司机处粉尘浓度分别降低45.3%和40.4%,结果表明,根据实际需求建立出风口风流调控方案,对出风口风流状态进行调控可以优化粉尘场分布,降低粉尘浓度,改善通风环境。

摘要：为解决煤炭矿井通风问题的智能化决策,本文基于数字孪生技术搭建矿井风流调控实体模型与虚拟模型的映射关系,并建立了基于数字孪生技术的矿井风流调控系统总体设计框架,将其应用于实际矿井通风系统的效果检测中。结果表明,采用数据孪生系统的矿井风流调控比传统的局部通风可以达到更为有效的降低粉尘和瓦斯浓度,且调控精度高。

摘要：针对煤矿综掘面混合式通风下巷道风流分布不合理、粉尘聚集严重等问题,选取出风口口径、出风口右偏角度、抽风口口径与抽风口左偏角度等4个参数作为调控变量,通过分析确定合理的出风口及抽风口风流综合调控方案,改变巷道风流分布,有效降低粉尘质量浓度。以柠条塔矿S1200巷道为研究对象,结合气固两相流理论,利用fluent软件建立混合式通风下出风口及抽风口风流综合调控的粉尘场有限元模型,通过模拟分析单参数调控对粉尘分布的影响,确定混合式通风下各调控参数的合理调控范围。根据Box-Behnken原则设计粉尘场优化的风流综合调控响应曲面试验,建立了以司机位置及回风侧行人呼吸带高度位置粉尘质量浓度为响应指标的优化模型,通过响应曲面法分析确定了4个调控变量对粉尘质量浓度影响大小的显著性顺序以及粉尘场优化的最佳风流调控方案。设计搭建了1∶5相似模拟S1200综掘面的出风口及抽风口风流调控试验测试系统,利用该测试系统对得出的最佳风流调控方案进行了试验测试验证及降尘效果分析,结果表明:出风口距掘进工作面5和10 m时司机位置粉尘质量浓度分别降低46.1%和70.2%,回风侧行人呼吸带平均粉尘质量浓度分别降低53.8%和60.5%,试验测试值与优化模型得出的预测值误差均在6%以内,验证了粉尘场优化的最佳风流调控方案的准确性。

摘要：为提高煤矿综掘面粉尘防治技术水平,通过旋流风幕与抽风口的协同作用优化风流减少粉尘聚集,改善工作面通风环境。将附壁风筒和自主研制的风流调控装置相结合,设计混合式通风下的旋流风幕与抽风口风流调控系统。首先,利用数值模拟方法,分析附壁风筒条缝宽度、轴径风量比和抽风口口径、偏转角度单参数变化对粉尘运移分布的影响;其次,采用粒子群优化算法(PSO),求解得到司机及行人位置粉尘双目标优化的最优调控方案;最后,分别通过数值模拟和搭建的调控降尘试验平台测试验证最优方案优化效果。结果表明:调控后司机位置粉尘质量浓度降低41.5%;回风侧行人呼吸带平均粉尘质量浓度降低64.2%,物理试验与数值模拟的降尘优化效果基本一致,验证了旋流风幕与抽风口综合降尘方法的有效性。