高寒地区矿井风流调节模拟研究

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西部高寒地区矿产资源的开发是缓解我国矿产资源短缺压力的主要途径之一,但高寒地区地表的昼夜温差大、小气候明显,导致了自然风压昼夜变化较大,且具有多样性。在多变自然风压和主辅扇风压耦合作用下,高寒地区非煤矿井风流的流动会表现出:(1)多中段同时生产或有盘区作业时,多变自然风压易造成各中段新鲜风流分配不均;(2)当矿井发生灾变时,自然风压和主扇风压耦合作用所引发的风流无序流动,很难及时有效控制;(3)寒冷季节自然风压帮助主扇通风,存在矿井实际总进风量大于设计风量,浪费能耗等现象。因此对高寒地区多变自然风压影响下矿井内部风流调节方法研究具有很大的意义。本文以某矿山利用ansys软件建立两个通风模型,基于流体力学、射流理论和计算流体力学等理论,通过Fluent软件对矿井内中段风流受自然风压影响变化程度以及开启单台和多台射流型、增阻型矿用空气幕时不同中段内进风量变化规律进行了模拟研究。最后对不同矿用空气幕组合方式下矿井内部风流稳定性调节方法进行模拟研究,并对调节方法进行了总结。主要研究结果如下:
  1.不同中段进风受自然风压影响程度不一,且进风量变化差异较大。
  2.中段内出现进风不足情况下,在本中段开启射流型矿用空气幕或者相邻中段开启增阻型矿用空气幕进行调节时,相同型号条件下射流型矿用空气幕调节效果要优于增阻型矿用空气幕。
  3.在中段内出现进风过大情况下,在本中段开启增阻型矿用空气幕或者相邻中段开启射流型矿用空气幕进行调节时,相同型号条件下增阻型矿用空气幕调节效果要优于射流型矿用空气幕。
  4.采用单台矿用空气幕对中段进风不足或进风过大情况进行调节时,若导致其他中段出现通风问题,可通过安装其他矿用空气幕进行调节,以保证整个通风系统的稳定性。
  5.当矿用空气幕的开启数量及组合方式随着自然风压的变化而改变时各个中段内进风量均能稳定在设计范围内,得到了自然风压从-50Pa增加至211Pa条件下风流能稳定在设计范围内时矿用空气幕的开启数量及组合方式。且对高寒地区矿井风流调节方法进行了总结。
  
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