在煤矿巷道掘进过程中产生的粉尘量远大于《煤矿防爆安全规程》中的规定,高浓度的粉尘不仅严重威胁煤矿工人的身体健康,而且是煤矿安全生产的一大隐患,因此掘进面粉尘治理一直是煤矿安全的研究重点。而掘进面粉尘的高效解决取决于两个方面,一是控尘技术,设计高效的通风系统,保证掘进面的粉尘尽可能都被除尘设备带走;二是除尘技术,对进入除尘器内部的粉尘进行高效处理。而目前通风系统不完善、不可靠仍然是煤矿重大事故隐患之一,且目前我国大部分煤矿采用除尘率为50%~70%的湿式除尘器,对极易引发尘肺病的呼吸性粉尘的处理能力不足。因此,研究掘进面通风系统及新型矿用干式除尘器对掘进面粉尘治理有很重要的意义。针对上述问题,本论文研究了某实际掘进巷道通风系统的风筒参数对除尘效率的影响,为提高其通风系统的除尘效率提供指导;并且对除尘效率高达99.99%的新型矿用HBKO1/600干式除尘器的内部流场特性进行研究,为进一步研发适用于我国煤矿生产的干式除尘器奠定基础。具体研究内容包括以下几个方面:首先分析气固两相流基本理论,建立气固两相流控制方程;并分析了纤维过滤机理,为计算机数值模拟提供理论指导。在此基础上,在地面模拟巷道内,对压入式、抽出式和长压短抽式通风系统进行试验研究,并分别建立其三维模型,在ICEM中进行网格划分,然后应用Fluent软件对各通风系统模型进行数值模拟。研究表明:仿真结果与试验结果基本一致,验证了仿真模型、网格划分、仿真方法及边界条件设置的正确性。然后针对某实际掘进巷道,建立不同风筒参数的长压短抽通风系统巷道模型,采用相同的模拟方法,对各模型的粉尘处理情况进行仿真分析。研究结果表明:针对该实际掘进巷道,当除尘系统的正压风筒出口、负压风筒吸口距掘进面分别为8 m和2 m,正、负压风筒距巷道地面的高度分别为2.2 m和1 m,正压风筒直径约为0.6 m时,除尘效率较高。最后,对新型矿用HBKO1/600干式除尘器进行研究,在UG软件中建立1:1三维模型,在ICEM中生成网格,利用Fluent软件对其内部运行轨迹、压力场、速度场进行数值模拟。研究结果表明:所研究干式除尘器采用上下箱体分离的结构,避免了进口处的高速气流对滤芯表面的冲击,布置在下箱体的滤芯表面速度和压强分布比传统袋式除尘器均匀;但各滤芯间的处理风量存在不均匀现象,且该现象与滤芯位置有关。并对不同过滤速度和滤芯渗透率下除尘器内部流场特性进行研究,研究表明:随着过滤速度的增大,除尘器内部整体气流分布不均匀程度也随之增大;而滤芯渗透率对各个滤芯处理风量和速度场分布几乎没有影响,但是减小滤芯渗透率,会带来除尘器内部较大的压降,尤其对滤芯间隙的压降影响较大。