基于CFD-DPM模型的挡煤板控尘机理研究
王振平1
吴普豪1
王航2
张铎1
1.西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054;陕西高校青年创新团队-矿山应急救援创新团队,陕西 西安 7100542.陕煤集团神木张家峁矿业有限公司,榆林 神木 719316
摘要：综采工作面是矿井粉尘污染最严重的区域之一,大采高工作面开采时落煤高度较大,采煤机割煤时产生的粉尘容易扩散至人行道,对矿工的身体健康造成严重威胁.为深入探究大采高工作面截割工序中挡煤板对粉尘的防控机理,以陕北张家峁煤矿 15211 工作面为研究对象,建立了三维数值模型,采用计算流体动力学-离散相模型(CFD-DPM)的数值模拟方法,分析了不同挡煤板高度下综采工作面的风流特性、紊流分布和粉尘运移轨迹、分布范围及粒径分布变化.结果表明:随着挡煤板高度的增加,其对气流的分隔效应愈发显著,导致人行道区域气流流线减少,风速逐渐降低,而滚筒附近的风速则急剧上升,风速超过了 2.5 m/s;当挡煤板高度达到1.6 m时,采煤机前方形成了长达 30 m的高风速区域,增强的气流效应与物理阻隔相结合,有效改变了粉尘的运移路径与分布格局,显著抑制了粉尘的横向扩散,缩短了粉尘的暴露时间及运移距离;人行道内侧的粉尘污染区域显著减小,粉尘质量浓度降至 50 mg/m3,大部分粉尘被有效地限制在了人行道外侧,对粒径大于 40 μm的粉尘拦截效果尤为明显;对比挡煤板为0.8 m与 1.6 m时的粉尘质量浓度分布,随着挡煤板高度的增加,人行道呼吸带处的粉尘质量浓度显著降低,降尘率达 50.2%;将数值模拟结果与现场实测数据进行比对,平均误差为 6.9%,进一步验证了模拟的准确性和可靠性.
关键词：挡煤板综采工作面CFD数值模拟控尘机理DPM模型
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：陕西省重点研发计划资助项目(2024GX-YBXM-488)科学家+工程师队伍建设资助项目(2024JH-KGDW-0111)
论文发表日期：2026-02-20
在线出版日期：2026-03-19（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 34-42 )
英文信息