溜井沖擊氣流數(shù)值模擬及控制研究.pdf

1、礦山主溜井大多位于井底車場(chǎng)附近，進(jìn)風(fēng)巷道的旁側(cè)，隨著越來(lái)越多的地下礦山進(jìn)入深部開(kāi)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(zhǎng)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(guò)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(duì)溜

2、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(guò)程為研究對(duì)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(duì)溜井?dāng)嗝娲笮?、放礦量、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(duì)沖擊氣流的影響規(guī)律，采用三維數(shù)值模擬對(duì)礦石下落時(shí)溜井內(nèi)流場(chǎng)、壓力場(chǎng)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(cè)

3、數(shù)據(jù)對(duì)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(duì)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(zhǎng)，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

4、一中段放礦有利于降低溜井沖擊氣流。溜井放礦過(guò)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(chǎng)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(duì)于低于300m的溜井具有較好的效果,且不會(huì)對(duì)溜井結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生影響；泄壓井泄壓的方式對(duì)減小支岔溜