粉尘是煤矿正常生产过程中产生的五种重大灾害之一,它一直都是煤矿井下工作人员身体健康以及煤矿安全高效生产的威胁,所以,采取多种有效的措施来降低煤矿井下的粉尘浓度是煤矿平时管理的重点任务之一。本课题在研究时以综掘机掘进的综掘巷道为例,提出了一种以安装附壁风筒产生旋流气幕来集尘和除尘的方法,主要采用了理论研究与数值模拟相结合的方法对附壁风筒的控尘除尘效果进行了研究。首先,对粉尘-气体两相流的数学及物理模型进行理论分析,并建立以N-S方程为基础,基于湍流强度及其耗散率的k-?自由流动场方程,分析粉尘在流场中的受力状况,建立粉尘颗粒在拉格朗日坐标系中受力平衡的离散相方程,确定求解条件;然后在ANSYS FLUENT中建立“固-气”两相流模型,求解稳态条件下掘进工作面粉尘运移状态及粉尘浓度分布;最后通过控制变量法比较不同参数对控尘效果的影响。仿真结果表明:(1)在综掘机司机工作的位置处,由于附壁风筒形成旋流气幕的作用而形成一道风墙,对掘进机司机前端的粉尘起到屏蔽作用,避免大量粉尘向司机处扩散,与安装附壁风筒之前相比,由附壁风筒产生的旋流气幕可以更好地控制综掘巷道中的粉尘浓度;(2)在安装附壁风筒后,综掘机司机处的粉尘浓度明显较未安装附壁风筒时的粉尘浓度低,且可以将大量粉尘控制在迎头处,由抽风筒将其抽出;(3)将控制变量法用于数值模拟中,即在综掘巷道其他参数不变的情况下,改变附壁风筒的条缝到掘进头的距离、附壁风筒的条缝尺寸大小和压抽比,则除尘效果也发生相应的变化。通过对比分析数值模拟的结果,最终得到该控尘系统的最佳参数,即当附壁风筒的条缝距离掘进头13m,附壁风筒的条缝尺寸为0.8m×0.05m且长压短抽通风的压抽比为1时综掘巷道的除尘效果最好。