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综掘工作面巷道内通风风流与粉尘分布规律的数值模拟研究
综掘工作面巷道内通风风流与粉尘分布规律的数值模拟研究
摘要：随着煤矿生产的不断发展，安全生产问题也越来越受到重视。煤矿通风是保障矿井安全、高效生产的关键因素之一。本研究通过数值模拟的方法，对综掘工作面巷道内通风风流与粉尘分布规律进行了深入研究。实验结果表明，巷道内通风风流速度与方向对粉尘分布具有重要影响；同时，合理设置通风系统、控制通风风速及方向等措施可有效降低粉尘污染，提高矿井安全性能。
1.引言
煤矿是我国重要的能源产业，但由于地质条件的复杂性和生产工艺的特殊性，煤矿安全问题一直是产业发展的瓶颈。特别是在综掘工作面巷道内，通风风流的分布和粉尘的控制是保证矿井安全、提高生产效率的关键。
2.数值模拟方法
2.1模型建立
本研究选取典型的综掘工作面巷道进行数值模拟研究。通过测量巷道尺寸、岩层状况和风速等参数，建立三维几何模型，并基于Darcy方程和雷诺平均N-S方程，建立通风风速场和粉尘浓度场的数学模型。
2.2边界条件和参数设置
为了保证模拟的真实性和准确性，本研究设置了合适的边界条件和参数。具体包括巷道入口处设定恒定压力边界，出口处设定自由出口边界，以及巷道内壁设置光滑壁面等。
3.模拟结果与分析
通过改变通风系统参数、控制风速及方向等措施，本研究得到了不同条件下的通风风流速度和粉尘浓度分布。分析结果表明，巷道内的通风风流速度与方向直接影响粉尘分布，通风风流速度越大、方向越合适，粉尘浓度越低。此外，巷道内的乱流现象会导致粉尘扩散范围增大，通风风速和流向的不稳定性也会加剧粉尘污染。
4.安全措施与建议
基于模拟结果，本研究提出了一些提高矿井安全性能的建议。首先，需要设置合理的通风系统，保证通风风速和方向的稳定性。其次，通过改变巷道的几何结构、增设隔离带等，可以有效减少粉尘扩散的范围。最后，对粉尘的治理和排放也需要采取相应的技术措施，如湿法除尘、建设封闭式巷道等。
5.结论
本研究通过数值模拟的方法，对综掘工作面巷道内通风风流与粉尘分布规律进行了深入研究。结果表明，通风系统的设置、通风风速和流向的控制等因素对粉尘分布具有重要影响。合理的安全措施和技术手段，可以有效降低粉尘污染，保障矿井的安全和高效生产。
参考文献：
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关键词：综掘工作面；巷道通风；风流分布；粉尘治理