综掘面外喷雾三相耦合降尘规律分析
于海明1
王培贝2
叶宇希2
程卫民1
1.山东科技大学安全与环境工程学院,山东 青岛 266590;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东 青岛 2665902.山东科技大学安全与环境工程学院,山东 青岛 266590
摘要：由于矿井掘进技术逐渐实现机械化、智能化,导致综掘面的粉尘污染问题愈发严重.为了研究综掘面外喷雾系统在不同排布方式下的降尘规律,基于气相(风流)‒固相(粉尘)‒液相(雾滴)三相耦合方法,对不同喷嘴排布方案下雾滴与粉尘扩散规律进行模拟分析.模拟结果表明:在不改变喷雾压力的前提下,随着喷嘴数量的增加,截割头周围的风流受雾滴的影响加剧,但巷道整体风流场结构受雾滴的影响较小.巷道压风侧雾滴在巷道顶板区域聚集,抽风侧因轴向和径向风流的碰撞作用而使雾滴集中在截割面区域与抽风口间,雾滴粒径在风幕区域明显减小;巷道截割面粉尘质量浓度分布受喷嘴布置方案影响较大,随着喷雾数量增加,巷道截割面顶部和压风侧区域的粉尘聚集现象逐渐减弱,雾滴对粉尘控制作用逐渐增强,巷道呼吸道高度粉尘质量浓度在 6～8个喷嘴时粉尘污染情况得到有效控制;当喷嘴布置方案在 6个喷嘴以下时,雾滴对截割面覆盖效果不足,粉尘控制效果较差,呼吸道高度雾滴质量浓度较小,当喷嘴布置方案达到 6个喷嘴时,巷道呼吸道高度粉尘污染控制效果不足.当喷嘴排布方案为 7个喷嘴时,巷道整体雾滴覆盖效果最佳,巷道抽风侧区域截割面最高粉尘质量浓度为 38.5 mg/m3,沿程粉尘质量浓度均低于 20.0 mg/m3,呼吸道高度粉尘质量浓度低于 15.0 mg/m3,雾滴对巷道整体覆盖效果最佳,大幅的降低了巷道的粉尘污染,为综掘面外喷雾系统的优化设计提供理论依据.
关键词：综掘工作面外喷雾粉尘污染喷雾降尘喷嘴排布
分类号：TD714(矿山安全与劳动保护)
资助基金：山东省自然科学基金资助项目(ZR2021QE114)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 201-213 )
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