機(jī)掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在礦山機(jī)械化程度不斷提高、開(kāi)采強(qiáng)度日趨增大的情況下，掘進(jìn)工作面粉塵量劇增，不僅給工作面生產(chǎn)人員的身心健康帶來(lái)危害，還給正常生產(chǎn)安全帶來(lái)隱患。在目前機(jī)掘工作面通風(fēng)存在不足的形勢(shì)下，如何對(duì)掘進(jìn)工作面粉塵及有害物進(jìn)行有效的控制并及時(shí)排放，消弭粉塵及有害物在掘進(jìn)工作面的危害是礦井通風(fēng)亟待解決的問(wèn)題。
　　為了進(jìn)一步改善機(jī)掘工作面作業(yè)環(huán)境，滿(mǎn)足生產(chǎn)安全的要求，本文在相關(guān)研究基礎(chǔ)上，提出了機(jī)掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)。旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)作為機(jī)掘工

2、作面的一種新的通風(fēng)方法，在國(guó)內(nèi)外尚屬首次研究。旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)是利用旋轉(zhuǎn)射流的卷吸和摻混能力強(qiáng)的特性，在吹散掘進(jìn)工作面的粉塵和瓦斯及有害物方面具有良好效果，能夠?qū)崿F(xiàn)防止瓦斯局部積聚，加強(qiáng)對(duì)工作面粉塵的控制和捕集。由于旋轉(zhuǎn)射流流場(chǎng)的復(fù)雜性，目前相關(guān)理論還沒(méi)有完全研究透徹，理論分析比較粗淺，主要依靠實(shí)驗(yàn)手段來(lái)探討。機(jī)掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)理論的研究成功不僅是對(duì)機(jī)掘工作面通風(fēng)技術(shù)和通風(fēng)理論的重大突破，同時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)射流基礎(chǔ)理論的進(jìn)一步研究也將產(chǎn)

3、生深遠(yuǎn)的影響。為了更好地推廣這一新通風(fēng)方法，本文以機(jī)掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)流場(chǎng)為研究對(duì)象，借助流體力學(xué)、射流理論和相似理論等相關(guān)理論，采用計(jì)算流體力學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)室相似模型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)機(jī)掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)流場(chǎng)分布規(guī)律進(jìn)行研究分析。以下幾個(gè)方面是本文研究的主要內(nèi)容：
　　（1）理論分析了機(jī)掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)流場(chǎng)形成過(guò)程,并闡述了機(jī)掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)流場(chǎng)的控塵機(jī)理；
　　（2）建立機(jī)掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽

4、通風(fēng)流場(chǎng)計(jì)算模型，利用計(jì)算流體力學(xué) Fluent軟件對(duì)其影響參數(shù)（噴射傾角a、噴射口寬度b、吹吸流量比b）進(jìn)行了數(shù)值模擬，并得出各參數(shù)中的最佳值。同時(shí)對(duì)機(jī)掘工作面旋轉(zhuǎn)屏蔽射流流場(chǎng)特性進(jìn)行了分析；
　　（3）應(yīng)用相似理論，采用縮比模型，制作了實(shí)驗(yàn)室機(jī)掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)相似模型，并搭建了PIV流場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；
　　（4）利用先進(jìn)的 PIV粒子成像測(cè)量技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械臋C(jī)掘工作面旋轉(zhuǎn)射流屏蔽通風(fēng)流場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量工作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果