高海拔矿山独头巷道通风降尘方法优选

doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2020.05.065

高海拔矿山独头巷道通风降尘方法优选

李泽佑^,, 黄锐^,, 赵淑琪, 沈学, 吴娥

中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙 410083

Ventilation Method Optimization of Dust Extraction in an Excavation Roadway of High-altitude Mine

LI Zeyou^,, HUANG Rui^,, ZHAO Shuqi, SHEN Xue, WU E

School of Resources and Safety Engineering，Central South University，Changsha 410083，Hunan，China

通讯作者: 黄锐（1975-），男，四川邛崃人，副教授，从事工业通风技术与矿山安全评价方面的研究工作。huangrui@csu.edu.cn

收稿日期: 2020-03-30 修回日期: 2020-05-25 网络出版日期: 2020-11-04

基金资助:

国家“十三五”重点研发计划项目“高海拔高寒地区矿山人机功效与应急救援技术”. 2018YFC0808406
中南大学研究生自主探索创新项目“高海拔矿山掘进巷道通风降尘方法优选及粉尘运移规律研究”. 2020zzts720

Received: 2020-03-30 Revised: 2020-05-25 Online: 2020-11-04

作者简介 About authors

李泽佑（1996-），男，山东聊城人，硕士研究生，从事高寒高海拔矿井通风除尘与应急技术研究工作1277136677@qq.com , E-mail：1277136677@qq.com

摘要

为优选高海拔矿山独头巷道通风降尘方法，研究粉尘颗粒扩散和分布规律，以云南迪庆普朗矿海拔3 700 m的一条独头巷道为研究对象，利用Fluent软件进行数值模拟研究。建立基于长压短抽、长抽短压和压入式通风方法的6种通风方案模型，对6种方案的风流场、粉尘颗粒分布情况以及呼吸面粉尘颗粒浓度进行分析和比较，并选择压风口与掘进面的距离和风筒中心点与地面的距离2个参数对压入式通风除尘系统的压入风筒位置进行优化。对最佳方案的粉尘颗粒质量浓度及粉尘运移规律进行分析，并与相同通风条件下的平原矿山独头巷道进行对比。研究结果表明：对于该高海拔矿山独头巷道，选择压入式通风方法，压入风筒布置在巷道正中央正上方位置，且压风口与掘进面的距离Z=1.3 $\sqrt[]{S}$ 、风筒中心点与地面的距离L=5D时，通风降尘效果最理想；在压入式通风条件下，高海拔矿山除尘效率优于平原矿山。

关键词： 高海拔矿山 ; 独头巷道 ; 压入式通风 ; 混合式通风 ; 除尘 ; 粉尘分布 ; 数值模拟

Abstract

With the implementation of the grand western development program，a number of mines located at high altitude have appeared in China，where the special environmental factors of low air pressure and low temperature have brought challenge to the dust extraction work of the mines.The large amount of productive dust will cause serious damage to human respiratory system and is one of the main threats to the health of mine workers.The working face of the excavation roadway is one of the largest productive dust sources in underground mining operation.Therefore，it is of great engineering value and theoretical significance to study the dust extraction method of excavation roadway in high-altitude mine.In order to optimize the ventilation method of dust extraction in an excavation roadway of high-altitude mine and study the law of dust particle diffusion and distribution，the numerical simulation was conducted with computational fluid dynamics software Fluent and an excavation roadway （with section shape of three centered arch） at an altitude of 3 700 m in Pulang mine was taken as research object.The Lagrange discrete phase model was selected to calculate the gas-solid flow，which allows the exchange of momentum，mass and energy between continuous phase and discrete phase but ignores the interaction between particles.Through analyzing six different ventilation scheme models about far-forcing-near-exhausting（FFNE），near-forcing-far-exhausting（NFFE） and pure forcing（PF） established in this paper，the airflow field，dust particle distribution and respiratory zone dust particle concentration of them were analyzed and compared to optimize the better ventilation method.The distance between the pressure vent and the heading face and the distance between the center of the air duct and the ground were set as parameters to optimize the position of the air duct of the blowing ventilation.The mass concentration of dust particles and the law of dust particle diffusion in the selected plan were analyzed and compared with the excavation roadway in plain mine under the same ventilation condition.The following conclusions can be drawn：For the excavation roadway at an altitude of 3 700 m in Pulang mine，the best solution for dust extraction is using blowing ventilation scheme where the air duct is arranged in the position directly above the center of the roadway，while the distance between the pressure vent and the heading face is set to 16 m， and the distance between the center of the air duct and the ground is set to 3 m.The sedimentation of dust particles makes the mass concentration of dust particles is high at the bottom of the roadway and low at the top of the roadway.The mass concentration of dust particles at the cross section of the roadway （1 m，5 m，10 m，20 m，30 m） increases first and then decreases.The occurrence point of the maximum value of the dust particle mass concentration moves away from the working face with time，and its value generally decreases.Under the same ventilation condition，the dust extraction efficiency of high altitude mine is better than that of plain mine.

Keywords： high-altitude mine ; excavation roadway ; forced ventilation ; mixed ventilation ; dust extraction ; dust distribution ; numerical simulation

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本文引用格式

李泽佑, 黄锐, 赵淑琪, 沈学, 吴娥. 高海拔矿山独头巷道通风降尘方法优选[J]. 黄金科学技术, 2020, 28(5): 743-752 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2020.05.065

LI Zeyou, HUANG Rui, ZHAO Shuqi, SHEN Xue, WU E. Ventilation Method Optimization of Dust Extraction in an Excavation Roadway of High-altitude Mine[J]. Gold Science and Technology, 2020, 28(5): 743-752 doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2020.05.065

独头巷道爆破作业产生的大量生产性粉尘，会对人体呼吸系统造成严重损害，是矿山工人身体健康的最主要威胁之一。国内外学者对平原地区独头巷道生产性粉尘及通风问题开展了很多研究。庞杰文等^［1］通过实地测量的方式，对长抽短压通风条件下的巷道粉尘分布规律进行研究，得出抽出式通风机入口处全尘质量浓度较大、巷道各处粒径分散度差异较大等结论；聂文等^［2］通过在模拟巷道进行仿真试验，探究长压短抽方式下的粉尘扩散规律；还有一些学者利用数值模拟技术研究压入式通风条件下巷道中粉尘和柴油机颗粒物等物质的分布规律^［3-8］；周智勇等^［9］和胡方坤等^［10］通过Ansys Fluent软件，对长压短抽通风方式的参数进行优化，以提升通风降尘的效率。

相较于平原地区，高海拔地区具有大气压力低、氧含量不足等特殊环境因素，对平原地区矿山的部分研究结论不完全适用于高海拔矿山^［11-12］，高海拔矿山开采通风仍是一个技术难题。由于实地环境恶劣，现场情况复杂，实地与仿真试验难以开展，因此利用数值模拟技术研究高海拔矿山通风问题的方法得到广泛认可。有关数值模拟技术在通风系统优化^［12-13］、增压增氧技术^{［12，14-16］}和高海拔选矿技术^［17］中应用的研究已经取得初步成果。高海拔矿山开采通风面临的诸多困难中，通风降尘是最难克服的问题之一，因此开展高海拔矿山通风降尘技术研究对于保障高海拔矿山工人健康、降低通风成本等具有重要意义。龚剑等^［18］初步探究了长压短抽通风方式下的巷道粉尘分布规律，并进行优化。然而，由于相关研究较少，随着西部高海拔地区矿产资源开发的全面开展，对高海拔矿山掘进巷道通风降尘的研究需求变得更加迫切。为此，本文利用Fluent软件，以云南迪庆普朗矿海拔3 700 m的独头巷道为研究对象，探究高海拔情况下矿井粉尘分布与运移规律，并通过对比研究多种通风方式对除尘效果的影响，以期为高海拔矿山通风降尘系统设计提供参考。

1 高海拔矿山通风降尘模型与参数

1.1 几何模型的建立

以云南迪庆普朗矿海拔高度为3 700 m的独头巷道为研究对象，巷道长度超过200 m，根据实际情况，粉尘颗粒浓度较高的情况主要出现在距掘进面40 m的范围内，以此为依据设置模型的长度为40 m。如图1所示，巷道模型尺寸为40.0 m×3.6 m×3.6 m，顶部为三心拱构造，侧壁高2.7 m，三心拱部分高0.9 m，顶部圆弧半径为3.26 m，两侧小圆弧半径为0.62 m^［19］，巷道截面面积为12.29 m²，风筒连接着模型以外的剩余部分，直径D为0.6 m（图2）。

图1

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图1 独头巷道的几何模型

Fig.1 3D model of excavation roadway

图2

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图2 独头巷道断面风管布置

Fig.2 Air duct layout in excavation roadway section

巷道海拔高度为3 700 m，实地大气压强为64 089 Pa，约为平原地区大气压强的63%，若采用抽出式通风，会产生大面积的负压区域，使作业人员更易产生疲劳和缺氧症状，故不采用抽出式通风。根据现有研究^［20］，长压短抽式通风中风筒与掘进面的距离宜按下式选取：

\begin{matrix} l_{r} \leq 5 \sqrt[]{S} \end{matrix}

（1）

\begin{matrix} l_{c} < 1.5 \sqrt[]{S} \end{matrix}

（2）

式中： $l_{r}$ 为压入式风筒距掘进面的距离（m）； $l_{c}$ 为抽出式风筒距掘进面的距离（m）；S为独头巷道断面面积（m²）。

在长抽短压式通风中风筒与掘进面的距离宜按下式选取：

\begin{matrix} l_{r} \leq 5 m \end{matrix}

（3）

\begin{matrix} 20 m \leq l_{c} \leq 30 m \end{matrix}

（4）

巷道的风量由下式计算：

\begin{matrix} Q = v_{0} S \end{matrix}

（5）

式中：Q为机械通风风量（m³/s）； $v_{0}$ 为排尘风速（m/s）。根据粉尘产生的实际工况，设定 $v_{0}$ =0.3 m/s，则Q=3.687 m³/s，以此确定风筒直径D=0.6 m，压入风速为12 m/s。

根据以上条件，结合3 700 m海拔独头巷道的实际情况，设计6种通风方案，如表1所示，通过各方案对比，优选最佳通风降尘方法。

表1 各方案风筒布置位置

Table 1 Position of air duct in each scheme

方案编号	通风方式	压入风筒位置	末端与掘进面的距离/m	抽出风筒位置	末端与掘进面的距离/m
方案一	长压短抽	A	12	B	4
方案二	长压短抽	A	12	D	4
方案三	压入式	C	12	-	-
方案四	压入式	A	12	-	-
方案五	短压长抽	A	5	B	30
方案六	短压长抽	A	5	D	30

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1.2 参数设定

模型的水力直径 $D_{H}$ （Hydraulic Diameter）即风筒直径，湍流强度I（Turbulence Intensity）由式（6）和式（7）得到。

\begin{matrix} I = \frac{u^{'}}{u_{a v g}} \approx 0.16 {(R e_{D_{H}})}^{- \frac{1}{8}} \end{matrix}

（6）

\begin{matrix} R e_{D_{H}} = \frac{(v D_{H} ρ)}{μ} \end{matrix}

（7）

式中： $u_{a v g}$ 为空气的平均速度（m/s）； $u^{'}$ 为空气速度波动的均方差（m/s）； $R e_{D_{H}}$ 为空气的雷诺数，常数； $ρ$ 为空气的密度（kg/m³）； $μ$ 为空气的动力黏度（Pa·s）； $D_{H}$ 为水力直径（m）。假设独头巷道的粉尘全部在爆破作业时产生，不考虑其他产尘因素。对于平原矿山，粒径大于10 μm的细尘是矿山的主要粉尘源；而与平原矿山相反，粒径小于10 μm的微尘是高海拔矿山的主要粉尘源^［13］。以此为依据，结合高海拔矿山实际情况对模型的参数进行设置，如表2所示。

表2 模型的参数设定

Table 2 Parameter setting of the model

参数	设定值
空气密度/（kg·m^-3）	0.846
大气压力/Pa	64 089
湍流模型	标准k-epsilon模型
压入风筒风速/（m·s^-1）	12
抽出风筒风速/（m·s^-1）	7
水力直径 $D_{H}$ /m	0.6
湍流强度I/%	3.2
喷射源类型	面喷射（掘进面）
密度/（kg·m^-3）	2 200
开始/结束时间/s	10/12
最小直径/m	1×10^-6
最大直径/m	1×10^-5
平均直径/m	5×10^-6
直径分布方式	R-R分布
质量流率/（kg·s^-1）	0.0056
每步时间尺度/s	0.1
计算步数	3 000

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1.3 网格与独立性分析

在网格划分软件ANSYS Meshing中，基于四面体网格进行全局划分。单元尺寸设置为0.25 m，由于壁面边界层附近的流体变化明显，在沿巷道与通风管道边界的法向方向设置3层膨胀层网格以提高数值模拟的精度。图3所示为模型的网格划分图，共有1.36×10⁶个网格生成。网格的偏斜度与正交质量统计结果见表3，其中，该模型的最大偏度小于0.95，最小正交质量大于0.1，说明该模型质量较高。

图3

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图3 模型的网格划分

Fig.3 Mesh generation of the model

表3 网格质量数据

Table 3 Grid quality statistics

网格度量标准	最小值	最大值	平均值	标准差
偏斜度	9.4×10^-5	0.826	0.219	0.126
单元质量	0.109	0.999	0.793	0.221
正交质量	0.211	0.999	0.875	0.091

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网格的质量决定数值模拟的精度，因此有必要进行网格独立性分析。选取低质量（0.84×10⁶个网格）、中等质量（1.36×10⁶个网格）与高质量（1.94×10⁶个网格）3种网格划分方法，对数值模型运行100 s后中间线（Y=1.5 m，X=0 m）各处的风速进行对比，结果如图4所示。由图4可知，中等质量网格曲线与高质量网格曲线几乎重合，说明在已选择中等质量网格的情况下，继续提高网格质量无益于增加数值模拟的精度，因此选用中等质量网格可满足独立性的要求。

图4

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图4 风速分布

Fig.4 Distribution of airflow velocities

1.4 数值模拟的数学模型

选用拉格朗日离散相模型进行气固两相流的计算。离散相模型通过对作用在离散相粉尘颗粒上的力平衡进行积分来追踪其运动轨迹，可表达为

\frac{d \vec{u_{p}}}{d t} = \frac{\vec{u} - \vec{u_{p}}}{τ_{r}} + \frac{\vec{g} (ρ_{p} - ρ)}{ρ_{p}} + \vec{F}

（8）

式中：t为粉尘扩散的时间（s）； $\vec{u}$ 为空气连续相的矢量速度（m/s）； $\vec{u_{p}}$ 为粉尘颗粒的矢量速度（m/s）； $ρ$ 为空气连续相的密度（kg/m³）； $ρ_{p}$ 为粉尘颗粒的密度（kg/m³）； $\vec{g}$ 为矢量重力加速度（m/s²）； $\vec{F}$ 为单位质量颗粒受力，用以求解颗粒的附加加速度（N/kg）； $(\vec{u} - \vec{u_{p}}) / τ_{r}$ 为单位质量曳力， $τ_{r}$ 为颗粒的弛豫时间（s）。其中， $τ_{r}$ 可由下式求得：

τ_{r} = \frac{ρ_{p} d_{p}^{2}}{18 μ} \frac{24}{C_{d} \overset{\cdot}{R e}}

（9）

式中： $μ$ 为空气连续相的动力黏度（Pa·s）； $d_{p}$ 为粉尘颗粒的直径（m）； $C_{d}$ 为阻力系数； $\overset{\cdot}{R e}$ 为相对雷诺数^［21］。 $\dot{R e}$ 由下式计算得到：

\dot{R e} = \frac{ρ d_{p} |\vec{u_{p}} - \vec{u}|}{μ}

（10）

图5所示为2.7 m高（Y=2.7 m）平面的风流速度场分布图，以方案一长压短抽通风为例，对高海拔矿山独头巷道风流场进行分析。

图5

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图5 方案一巷道风流场风速分布图（Y=2.7 m）

Fig.5 Airflow velocities distribution diagram of roadway airflow field in scheme 1（Y=2.7 m）

2 数值模拟计算结果及分析

2.1 风流场及粉尘颗粒分布云图分析

图6所示为各方案在通风10 s时的风流场图，此时风流场趋于稳定，粉尘颗粒还未释放。图6（a）为方案一长压短抽压入式通风，由压入风筒吹向掘进面的风流，受到独头巷道墙壁的限制，按受限贴附射流的规律发展，流量增大，速度降低。由图5可得，在压风出口处风速为12 m/s，到接近掘进面0.5 m时风速降至4 m/s，降低幅度较大。射流到达掘进面后，由于壁面的限制和射流的连续性，射流向反方向发展，从而在独头巷道形成回流区，在动力势能和抽出风压的联合作用下由壁面处增大至3~5 m/s，随后减小。由于从压入式风筒吹出的风流风速较大，对周围气体的卷吸作用较强，回流区的部分气流被射流卷吸形成涡流。在掘进面至压入风筒出口处巷道截面的位置，风流运动形式以射流和涡流为主。在距离掘进面12~40 m的空间气流运动形式以回流为主，回流区存在风速较低问题，导致气流对粉尘的卷吸作用较弱，粉尘颗粒易在此积聚，排出过程较慢，但风流场相对接近掘进面处较为稳定。

图6

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图6 各方案巷道风流场图

Fig.6 Diagram of roadway airflow field in various schemes

图7所示为通风300 s时各方案粉尘颗粒分布云图，其中右上为掘进面。图中每个点代表一个粉尘颗粒，为便于观察对比，云图中显示的颗粒数量为真实数量的1/5，颗粒以粒径大小来着色。

图7

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图7 各方案巷道粉尘颗粒分布云图

Fig.7 Cloud map of dust particle distribution of various schemes in roadway

方案一中，靠近掘进面处粉尘积聚较少，但在压入风筒出口处形成的涡流使小部分颗粒无法排出；在距离掘进面14 m处，由于风速较低，粉尘颗粒大量积聚，移动较为缓慢。方案二中，巷道各处都有粉尘积聚，接近掘进面处有大量粉尘颗粒无法排出，这是由于抽出风筒位于下方，压入风筒的射流到达掘进面后向右下方抽出风筒移动，除去涡流外无法形成有效的回风流，导致粉尘颗粒在此处积聚，如图7（b）所示。与方案一相同，在远离掘进面处风速较低，同样存在粉尘颗粒积聚。因此，二者相比较应选择方案一。

方案三与方案四均为压入式通风。方案三中整个巷道粉尘浓度较低且分布较为均匀，方案四中接近掘进面处有少量粉尘颗粒积聚。这是由于：方案三中压入风筒位于巷道正中间正上方，射流达到掘进面后向两侧壁面运动，风流场呈对称分布，如图7（c）所示；方案四的压入风筒位于左侧壁面上方，射流到达掘进面后有向右下方移动的趋势，气流的水平移动距离为方案三的2倍，压入风筒的射流对该气流的卷吸作用减弱，形成的涡流与回风流场更弱，导致中间位置的部分粉尘颗粒积聚，如图7（d）所示。因此，二者相比较应选择方案三。

方案五与方案六为长抽短压式通风。由于抽出风筒布置在远离掘进面处，靠近掘进面处2种方案的粉尘颗粒分布状况近似，粉尘浓度较低。如图7（e）与图7（f）所示为2种方案的风流场图，远离掘进面处，由于方案五抽出风筒布置在巷道上方，回流在该管道下方位置的风速较低，粉尘颗粒在下方侧壁以及中间位置积聚；方案六中，由于抽出风筒布置在巷道下方，无粉尘颗粒在下方侧壁处积聚。因此，二者相比较应选择方案六。

2.2 呼吸带粉尘颗粒质量浓度分析

将独头巷道垂直高度为1.5 m（Y=1.5 m）的水平面定义为呼吸带，呼吸带的粉尘颗粒浓度直接决定矿工的粉尘吸入量，在矿山降尘通风工作中具有重要的参考价值。

图8为通风300 s时各方案呼吸带粉尘颗粒质量浓度云图。通过对比图8（a）和图8（b），可知方案一优于方案二；对比图8（c）和图8（d），可知方案三优于方案四；方案五与方案六呼吸带粉尘颗粒质量浓度云图近似，但方案六较高粉尘浓度的区域较小，靠近掘进面处无粉尘颗粒积聚，因此方案六优于方案五，与上文结论相同。

图8

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图8 各方案呼吸带粉尘颗粒质量浓度云图

Fig.8 Cloud map of dust particle mass concentration in respiratory zone of various schemes

综合对比方案一、方案三与方案六，3种方案在通风300 s时，接近掘进面处粉尘颗粒分布情况相同，在远离掘进面处，方案一有大量粉尘颗粒积聚，方案六有少量粉尘颗粒在中间位置积聚。考虑到人员主要在中间位置通行，方案三粉尘颗粒主要在侧壁处积聚，且采用单风筒设计成本较低，故认为风筒布置在巷道正中央正上方的压入式通风为云南迪庆普朗矿海拔3 700 m独头巷道的最佳通风降尘方案。

3 参数优化及粉尘规律研究

3.1 压入式通风系统参数优化

在方案三风筒位于C位置的压入式通风方案下，分别设置压入风筒与掘进面的距离Z=8，12，16 m，风筒中心位置与地面的距离L=2.8，3.0，3.2 m，共9种风筒位置，进行比较以优选最佳设计方案。由本文假设，整个爆破过程共产生粉尘颗粒数量为90 200个，由于粉尘分布情况近似，以独头巷道内剩余粉尘颗粒数量为标准对通风方案进行评价。

图9所示为各个方案通风300 s时剩余粉尘颗粒数量柱状图，易得风管布置位置为Z=16 m、L=3 m时巷道内粉尘颗粒数量最少，为最优方案，即Z=1.3 $\sqrt[]{S}$ 、L=5D。该方案下巷道平均粉尘颗粒质量浓度为1.88×10^-7 kg/m³，符合国家标准^［22］。其中，在L相同的情况下，Z=16 m时除尘效果最佳，这是因为来自压入风筒的射流到达掘进面时的速度降低至2~3 m/s，流量充分扩大的同时保证压入风筒在有效射程内，形成稳定的流场和有效的回风流，掘进面爆破作业产生的粉尘颗粒得以充分清洗；而Z=8 m时射流到达掘进面时的速度为5~6 m/s，高速风流冲击掘进面使得风流场较紊乱，无法形成有效的回风流。

图9

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图9 各方案粉尘颗粒数量

Fig.9 Number of dust particles in various schemes

3.2 高海拔矿山独头巷道粉尘分布规律

图10所示为采用压入式通风，且风筒位置为Z=16 m、L=3 m时，距掘进面Z=1，5，10，20，30 m处的巷道截面粉尘颗粒质量浓度随通风时间变化关系图。其中，图10（a）为通风0~100 s时的情况，图10（b）为通风100~300 s时的情况。爆破作业在通风10 s时进行，因此通风10 s时产生大量的粉尘颗粒聚集在掘进面附近，在高速喷入的压入风流作用下向外扩散，14.4 s时Z=1 m处的粉尘颗粒质量浓度达到最大值376.76 mg/m³，随后减小；16.4，20.3，55.3，92.2 s时Z=5，10，20，30 m处巷道截面粉尘颗粒质量浓度分别达到最大值。由于粉尘颗粒的沉降作用以及涡流场的作用，粉尘颗粒质量浓度最大值的出现点随时间向远离掘进面处移动，且其数值总体呈降低趋势。但有一处例外：在Z=5 m处，其粉尘颗粒质量浓度最大值低于Z=10 m处。这是由于压入风筒出口布置在Z=16 m处，在10 m处射流风速较高、卷吸作用较强，较多粉尘颗粒被卷吸。由图8（b）可知，由于积聚的粉尘颗粒排出，Z=30 m处截面的粉尘颗粒质量浓度在108，148，171 s时分别存在3个峰值，其峰值依次减小，粉尘颗粒质量浓度总体呈下降趋势。

图10

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图10 巷道不同位置的粉尘颗粒质量浓度变化图

Fig.10 Variation of dust particle mass concentration in different positions of the roadway

图11所示为采用上述通风方案，0 m与3 700 m海拔高度下呼吸面粉尘颗粒质量浓度对比图。图11（a）为通风0~100 s时的情况，图11（b）为通风100~300 s时的情况。海拔0 m条件下呼吸面粉尘质量浓度在14 s时达到最大值376.76 mg/m³，海拔3 700 m条件下呼吸面粉尘质量浓度在12 s时为118.82 mg/m³，约为0 m海拔高度下的1/3。0 m海拔高度下，呼吸面的粉尘颗粒浓度在接近0后，随着时间变化又出现几个峰值；通风时间为100~300 s时，0 m海拔高度下呼吸面粉尘颗粒质量浓度为0~3 mg/m³，而3 700 m海拔高度下呼吸面粉尘颗粒质量浓度始终接近于0。由此可见，在高海拔情况下，由于其环境的特殊性，通风降尘效果更加良好，除尘效率更高。

图11

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图11 不同海拔高度下呼吸面的粉尘颗粒质量浓度变化图

Fig.11 Variation of dust particle mass concentration of respiratory surface under different altitude

4 结论

（1）以高海拔矿山巷道为研究对象，建立包含长压短抽、长抽短压及压入式通风在内的6种数值模型，得到风流场、粉尘颗粒分布云图和质量浓度规律，通过对比分析，提供一种通风降尘方案优选的新思路。

（2）在高海拔地区气压较低、粉尘颗粒以微尘颗粒为主的条件下，压入风筒布置在巷道正中央正上方位置、压风口与掘进面的距离Z=1.3 $\sqrt[]{S}$ 、风筒中心点与地面的距离L=5D时，通风降尘效果最理想。

（3）固定位置巷道截面处的粉尘颗粒质量浓度先升高后降低。粉尘颗粒质量浓度最大值的出现点随时间向远离掘进面处移动，且其数值总体呈降低趋势。

（4）在压入式通风条件下，高海拔矿山除尘效率优于平原矿山。

http://www.goldsci.ac.cn/article/2020/1005-2518/1005-2518-2020-28-5-743.shtml

参考文献

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文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

庞杰文，谢建林，卢国菊，等.

长抽短压通风下综掘工作面粉尘分布特征研究

［J］.煤炭科学技术，2017，45（10）：76-81，134.