独头巷道炮烟一氧化碳分布研究与风筒布置优化

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独头巷道掘进作为矿山生产开拓重要组成部分,有着通风难度较大、爆破烟尘易聚积的特点。独头巷道爆破后炮烟中CO分布研究可以了解炮烟随风流运动规律,以及不同位置CO浓度,对于矿山巷道掘进工作有着现实意义。本文运用理论分析巷道掘进爆破后CO扩散规律,对金属矿山地下掘进巷道炮烟中CO浓度进行实测,利用数值模拟与正交试验法研究不同因素对于CO浓度分布影响,主要得出以下成果:(1)对于巷道爆破掘进时炮烟成分、掘进工作面通风方式以及炮烟扩散规律总结,建立CO数学模型,分别总结巷道掘进采用自然通风、局部压入式通风状态下CO扩散规律。(2)监测自走铁矿掘进巷道爆破后不同位置炮烟中CO浓度,得出浓度随通风时间增加而减小,将监测点测得数据拟合出炮烟浓度与时间的函数方程。(3)对巷道监测区域建立模型,利用ANSYS Fluent进行运算,模拟炮烟中CO分布规律,研究风流场与CO浓度场变化,得出炮烟带结构形状随通风过程进行被逐渐拉伸,CO浓度呈现上高下低分布状态。通过对比模拟值与现场实测值随时间变化的曲线,验证数值模拟可靠性。(4)使用正交试验法对风筒风速、风筒悬挂高度、风筒距掘进迎头距离及风筒直径这四个影响炮烟中CO浓度的因素进行模拟试验,通过16组模拟试验得出影响因素重要度排序,利用极差分析法选择最优风筒布置方案为风筒风速13 m/s,高度1.8 m,距离10 m,直径0.7 m。运用灰色关联度分析优化方案可靠性并使用数值模拟验证。
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