本文關(guān)鍵詞：溜井沖擊氣流數(shù)值模擬與控制研究

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【摘要】：礦山主溜井大多位于井底車場附近,進(jìn)風(fēng)巷道的旁側(cè),隨著越來越多的地下礦山進(jìn)入深部開采,溜井卸礦高度的不斷增大,溜井沖擊氣流及粉塵污染日益嚴(yán)重。溜井卸礦時(shí)由于受到溜井細(xì)長空間的限制,溜井內(nèi)的空氣在下落的破碎礦石的壓縮下,形成類似于活塞運(yùn)動(dòng),卸礦高度的增加使溜井內(nèi)的空氣急劇壓縮并產(chǎn)生更大的動(dòng)壓,進(jìn)而生成更加強(qiáng)大的沖擊風(fēng)流,風(fēng)流夾帶著粉塵通過支岔溜井和卸礦硐室將形成更大范圍的擴(kuò)散,嚴(yán)重污染卸礦硐室及周圍巷道,甚至污染整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)。因此,當(dāng)前對溜井沖擊氣流的控制研究具有非常重大的意義。論文以礦山主溜井放礦過程為研究對象,依據(jù)活塞風(fēng)空氣動(dòng)力學(xué)基本方程和礦井活塞風(fēng)計(jì)算模型,建立了溜井沖擊氣流物理模型和數(shù)學(xué)模型;闡述了控制方程離散方法與數(shù)值求解方法;運(yùn)用FLUENT軟件動(dòng)網(wǎng)格模塊對溜井?dāng)嗝娲笮　⒎诺V量、放礦頻率、放礦高度等影響因素進(jìn)行模擬,分析了各因素的對沖擊氣流的影響規(guī)律,采用三維數(shù)值模擬對礦石下落時(shí)溜井內(nèi)流場、壓力場及溜井口沖擊風(fēng)流變化規(guī)律進(jìn)行了模擬分析,并用礦山實(shí)測數(shù)據(jù)對模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證;最后總結(jié)了當(dāng)前溜井沖擊氣流的控制方法,并對溜井口密閉和泄壓井泄壓這兩種方法進(jìn)行了模擬,論證了該方法的可行性。研究結(jié)果表明:溜井放礦時(shí),阻塞比小于0.25有利于降低溜井沖擊氣流,即減小一次性放礦量或增大溜井?dāng)嗝婺芙档蜎_擊氣流;沖擊氣流大小隨著放礦高度呈線性關(guān)系增長,高溜井放礦時(shí)分段式溜井或階梯式溜井有利于減小沖擊氣流;多階段同時(shí)放礦時(shí),不同階段放礦的放礦體所產(chǎn)生的氣壓會(huì)發(fā)生疊加或抵消,模擬結(jié)果表明相隔一中段放礦有利于降低溜井沖擊氣流。溜井放礦過程中,在下落放礦體前端形成正壓力區(qū),放礦體后端形成負(fù)壓力區(qū)域,放礦體前后端壓力差隨下落放礦體速度增加而增大,溜井內(nèi)部氣流流場可分為放礦體后端溜井口的涌入氣流區(qū)域,放礦體四周與溜井壁間的反向氣流區(qū)域,放礦體尾端近壁面渦流區(qū)域,放礦體前端至下部溜井口的沖擊氣流區(qū)域;溜井沖擊氣流控制措施中溜井口密閉的方式對于低于300m的溜井具有較好的效果,且不會(huì)對溜井結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生影響;泄壓井泄壓的方式對減小支岔溜井口沖擊氣流效果同樣明顯。但對溜井沖擊氣流治理工作而言,應(yīng)堅(jiān)持綜合治理的方針,從設(shè)計(jì)源頭抓起,同時(shí)要加強(qiáng)放礦管理,采取聯(lián)合治理的方法。
【關(guān)鍵詞】：溜井 沖擊氣流 數(shù)值模擬 動(dòng)網(wǎng)格 控制措施
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD521.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題的研究背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 溜井系統(tǒng)12
• 1.2.2 溜井沖擊氣流及控制研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 活塞風(fēng)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 動(dòng)網(wǎng)格研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 研究方法及主要內(nèi)容17-19
• 1.5.1 研究方法17
• 1.5.2 主要研究內(nèi)容17-18
• 1.5.3 研究技術(shù)線路18-19
• 第二章 物理數(shù)學(xué)模型19-26
• 2.1 概述19
• 2.2 模型簡化與假設(shè)19-20
• 2.3 流場數(shù)值計(jì)算的方法20
• 2.4 控制方程20-21
• 2.5 湍流方程21-23
• 2.6 動(dòng)網(wǎng)格流場計(jì)算方程23-24
• 2.7 控制方程的離散化24-26
• 第三章 溜井沖擊氣流影響因素模擬分析26-42
• 3.1 概述26
• 3.2 溜井沖擊氣流影響因素理論分析26-27
• 3.3 溜井?dāng)嗝婕胺诺V量對沖擊風(fēng)流的影響27-33
• 3.3.1 物理模型及網(wǎng)格劃分27
• 3.3.2 直徑3m溜井沖擊風(fēng)流數(shù)值模擬27-29
• 3.3.3 直徑5m溜井沖擊風(fēng)流數(shù)值模擬29-32
• 3.3.4 溜井?dāng)嗝娉叽鐚_擊氣流的影響32
• 3.3.5 阻塞比對沖擊氣流的影響32-33
• 3.4 卸礦頻率對沖擊風(fēng)流的影響33-38
• 3.4.1 物理模型及網(wǎng)格劃分33-34
• 3.4.2 數(shù)值模擬及結(jié)果分析34-38
• 3.5 卸礦高度對溜井沖擊風(fēng)流的影響38-41
• 3.5.1 物理模型及網(wǎng)格劃分38-39
• 3.5.2 數(shù)值模擬及結(jié)果分析39-41
• 3.6 本章小結(jié)41-42
• 第四章 溜井沖擊氣流流場數(shù)值模擬42-64
• 4.1 溜井沖擊氣流理論42-45
• 4.1.1 物理模型與假設(shè)42-43
• 4.1.2 溜井沖擊氣流流計(jì)算模型43-45
• 4.2 溜井沖擊氣流數(shù)值模擬45-60
• 4.2.1 幾何模型及邊界條件45-46
• 4.2.2 網(wǎng)格劃分及參數(shù)設(shè)置46-47
• 4.2.3 數(shù)值模擬參數(shù)及邊界條件的設(shè)定47-48
• 4.2.4 模擬結(jié)果及分析48-60
• 4.3 沖擊氣流測定及數(shù)據(jù)分析60-63
• 4.3.1 測試主溜井基本情況60-61
• 4.3.2 測試方法61
• 4.3.3 測定結(jié)果處理及分析61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第五章 溜井沖擊氣流控制研究64-74
• 5.1 溜井沖擊氣流及粉塵治理措施64-65
• 5.2 溜井沖擊氣流控制模擬65-72
• 5.2.1 溜井口密閉數(shù)值模擬65-68
• 5.2.2 泄壓井泄壓數(shù)值模擬68-72
• 5.3 溜井卸礦管理72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 第六章 結(jié)論與展望74-77
• 6.1 主要研究成果及結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 附錄A 個(gè)人簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文80-81
• 致謝81

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