基于Fluent的井下多采面通风流场仿真分析下载

weixin_39821620 2020-10-02 02:01:01

煤矿井下多采面并排同时开采时,新采面的形成容易引起原有采面风量不足、瓦斯超限等问题。为了揭示这三种巷道模型的气流流场特性,采用Fluent动网格仿真软件,分别对井下单一采面、两个采面、两个采面加风窗的巷道模型进行仿真分析,以期为通风工作的顺利开展提供理论借鉴。
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煤矿井下多采面并排同时开采时,新采面的形成容易引起原有采面风量不足、瓦斯超限等问题。为了揭示这三种巷道模型的气流流场特性,采用Fluent动网格仿真软件,分别对井下单一采面、两个采面、两个采面加风窗的巷道模型进行仿真分析,以期为通风工作的顺利开展提供理论借鉴。

通过针对同忻矿综掘面断面大、风量大、开采强度高所带来的粉尘产生量大、治理困难的情况,通过对5207综掘面现场粉尘的测定并进行粉尘逸散的分析,同时现场实际利用fluent软件建立综掘面巷道的几何模型,并按照实际参数设置对掘进面风流场和粉尘源的分布进行模拟分析,得出迎头风流场的分布情况以及粉尘在该风流场作用下的空间分布和运移情况,为同忻矿大断面煤巷掘进面下一步进行粉尘治理提供依据。

以陕西省铜川市玉华煤矿2410综掘工作面为研究对象，通过现场测量与模拟仿真，研究了单一压入式与压、抽(用湿式振弦除尘风机(简称除尘风机))组合式两种通风方式下风流场和粉尘场的分布规律和不同工况下(压风口距迎头面距离变化)对除尘效果的影响。依据现场数据建立了综掘面三维几何模型，应用Fluent软件对其不同工况下风流场和粉尘场进行仿真分析，并对比实测数据进行了验证。仿真与实测结果均表明，采用压、抽(用除尘风机)组合式通风方式，由于湿式振弦除尘风机良好的除尘效果，使得迎头面及巷道粉尘浓度显著降低，相较于单一压入式通风方式粉尘浓度降低了60%以上。文中还研究了压、抽(用除尘风机)组合式通风中压风口距迎头面距离的合理区间值。

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。

巷道截面变形是影响局部通风阻力的重要因素,为研究有截面变形巷道对风流场的影响,采用FLUENT软件对有截面变形巷道和规整巷道的风速和全压进行模拟,以城郊矿为工程背景进行测量,将测量结果与数值模拟结果对比。结果表明:巷道截面变形对变形区域风流稳定性和通风阻力大小有较大影响,巷道变形区段的阻力、风阻、百米风阻和摩擦阻力系数均大于正常区段。因此,应加强对井下巷道的维护,以减小巷道截面变形对通风系统的影响。

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