综掘工作面可控循环附壁旋流通风控尘实验研究

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1、密级：公开中图分类号：TD714硕士学位论文综掘工作面可控循环附壁旋流通风控尘实验研究研究生：苟尚旭导师：刘荣华教授学科：供热、供燃气、通风及空调工程研究方向：地下通风与空调工程2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterDust-controlexperimentoffullmechanizedfaceundercontrollablecirculatingwall-attachedswirlventilationCandidate：GouShangxuSupervisorandRank：Prof.LiuRonghua综掘工作面

2、可控循环附壁旋流通风控尘实验研究学位类型学术型学位作者姓名苟尚旭作者学号15010103004学科（专业学位类别)供热、供燃气、通风及空调工程研究方向（专业领域)地下通风与空调工程导师姓名及职称刘荣华教授实践导师姓名及职称王鹏飞副教授所在学院土木工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名

3、：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要矿井粉尘问题一直以来严重威胁着井下安全生产与工人身心健康，国家每年因粉尘问题导致的经济损失达数十亿元，每年因粉尘引起或间接导致的死亡人数达数十万人，解决井下工作面粉尘浓度过高的问题迫在眉睫。综掘面作为

4、井下主要产尘点，粉尘治理尤为重要。本文为了解决综掘面粉尘浓度高问题，通过建立与一实际巷道成比例的独头巷道物理模型，在此基础上，研究综掘面附壁旋流通风风流流场结构和粉尘运移扩散规律，通风参数的选择依据相似实验原理，分别满足运动相似与动力相似。基于该物理模型，分析了巷道粉尘浓度分布与风量、除尘风机效率、吹吸比之间的函数关系，建立附壁旋流通风粉尘浓度分布理论模型。为了探究最优通风工况，论文分别进行了流场分析实验与控尘效果实验，流场分析实验中，运用目前国内外最先进的粒子成像测速（PIV）技术进行通风流场结构分析，择优选择3000目特细滑石粉（粒径d10μm）作实验示踪粒子，分别

5、进行了不同吹吸流量比、条缝口宽度、条缝口个数及位置对通风流场结构影响的对比实验。得到结论：吹吸比越小越有利于迎头区域粉尘控制，但会降低巷道断面旋转风幕旋流效果，综合分析，吹吸流量比过大或过小都不利于控尘，存在一个最优吹吸比；条缝口宽度影响射流状态，进而影响巷道风流流场结构；条缝口个数影响旋流主体旋流强度，条缝口个数越少，旋流强度越高，断面封堵粉尘扩散效果越好。粉尘实验中，进行了附壁旋流通风与直吹式送风下的控尘对比实验，以及加装排风罩对于控尘、排尘效果的影响，巷道形状对通风系统控尘、排尘效果的影响，得到结论：附壁旋流送风方式相比直吹式送风可以明显提高系统控尘效果，且可以净化

6、巷道环境，是一项十分切之可行的技术，其中附壁旋流送风方式对于司机处和风筒重叠段粉尘控制效率分别达到96.43%和99.35%，对比直吹式送风司机区和重叠段的80.41%和95.10%，控尘效率有明显提高；吸风口加装排风罩对于风筒吸风强度及控尘能力提升明显，加装排风罩将司机区和重叠段控尘效率提升至99.61%和99.81%；巷道断面形状会对通风系统运行产生比较大的影响，在矩形巷道内存在的通风不利区域，会制约旋转风流运动，在矩形巷道顶部拐角出现局部涡流，容易积聚粉尘，对系统整体通风除尘会产生一定影响，必要时需要在该处设置导流装置。关键词：综掘面；可控循环；附壁旋流通风；粒子成

7、像测速；控尘iiiABSTRACTMinedusthasalwaysbeenaseriousthreattoundergroundproductionsafetyandphysicalandmentalhealthofworkers,thecountry’seconomiclossescausedbydustproblemseveryyearamounttoseveralbillionyuan,andhundredsofthousandsofdeathsduetodustorindirectdeathsarecausedeac