張鎖 許茂業(yè) 董俊亮 胡園園 徐超 蘇明清 黎梟

（1.神華新街能源有限責(zé)任公司，鄂爾多斯 017000；2.中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 共伴生能源精準(zhǔn)開采北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；3.中國礦業(yè)大學(xué)（北京） 應(yīng)急管理與安全工程學(xué)院，北京100083）

摘 要：為掌握礦井采煤工作面粉塵運(yùn)移擴(kuò)散規(guī)律、對(duì)井下綜采工作面空間防塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，以新街臺(tái)格廟礦區(qū)規(guī)劃的大采高工作面為研究背景，運(yùn)用Solidworks和ANSYS軟件建立采煤工作面幾何物理模型，結(jié)合氣固兩相流理論對(duì)采煤機(jī)割煤作業(yè)粉塵運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行數(shù)值模擬。

對(duì)比分析不同入口風(fēng)速、采煤機(jī)工作方式和粉塵粒徑時(shí)工作面粉塵濃度分布特征。結(jié)果表明：工作面風(fēng)速在沿程方向上整體呈現(xiàn)低-高-低的波動(dòng)趨勢，在采空區(qū)至煤壁方向上逐漸增高；在采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)滾筒截煤粉塵疊加形成長度達(dá)60 m的高濃度粉塵區(qū)，濃度超2 000 mg/m3；采面入口風(fēng)速是影響粉塵濃度的主要因素，采面粉塵峰值濃度與沿程濃度隨風(fēng)速增加而降低；采煤機(jī)工作方式改變使得粉塵濃度在水平高度上分布出現(xiàn)顯著差異，造成粉塵重點(diǎn)防治區(qū)域變化；粉塵粒徑越小，工作面呼吸帶高度粉塵峰值濃度越高，粉塵顆粒漂浮現(xiàn)象越明顯。研究結(jié)果有效掌握了大采高工作面粉塵運(yùn)移擴(kuò)散規(guī)律，為工作面防塵布置提供參考，對(duì)實(shí)現(xiàn)綜采工作面的安全開采具有指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：采煤工作面；粉塵濃度；粉塵運(yùn)移；數(shù)值模擬中圖分類號(hào)：TD 714

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

A

文章編號(hào)：1672-9315（2023）06-1079

-09

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2023.0606開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Simulation of dust migration and diffusion law in coal cutting

operation at fully mechanized coal mining face

ZHANG Suo1，XU Maoye1，DONG Junliang1，HU Yuanyuan2，3，XU Chao2，3，SU Mingqing2，3，LI Xiao3

（1.Shenhua Group Xinjie Energy Co.，Ltd.，Ordos 017000，China；

2.Beijing Key Laboratory for Precise Mining of Intergrown Energy and Resources，

China University of Mining and Technology（Beijing），Beijing 100083，China；

3.School of Emergency Management and Safety Engineering，

China University of Mining and Technology（Beijing），Beijing 100083，China）

Abstract：In order to grasp the law of dust migration and diffusion in coal mining face and provide the basis for the design of space dust prevention system in underground fully mechanized coal mining face，the large mining height working face planned in Taigemiao Mining Area of Xinjie was taken as the research background，and the geometric physical model of coal mining face was established by using such softwares as Solidworks and ANSYS software.Combined with the theory of gas-solid two-phase flow，the dust movement in coal cutting operation of shearer was numerically simulated.Based on the dust simulation results of coal cutting operation，the dust concentration distribution characteristics of working face under different inlet wind speed，working mode of shearer and dust particle size were compared and analyzed.The results show that the wind speed of the working face

displays

low-high-low fluctuation trend in the direction along the way，and gradually increases in the direction from the goaf to the coal wall；the high concentration dust area with a length of 60 m is formed by the superposition of coal cutting dust on the downwind side of the shearer drum，and the concentration exceeds 2 000 mg / m3.The inlet wind speed of the mining face is the main factor affecting the dust concentration.The peak? concentration and along-way? concentration of dust on the mining face decrease with the increase of wind speed.The change of working mode of shearer makes the distribution of dust concentration in horizontal height significantly different，resulting in the change of key prevention and control areas of dust.The smaller the particle size of the dust，the higher the peak concentration of the respiratory zone height of the working face，and the more obvious the floating phenomenon of the dust particles.The research results effectively grasp the dust migration and diffusion law of large mining height working face，provide reference for the dust prevention layout of working face，and have guiding significance for the safe mining of fully mechanized mining face.Key words：coal mining faces；dust concentration；dust transport；numerical simulation

0 引 言隨著中國煤礦開采機(jī)械化水平的提高，開采過程中產(chǎn)生的粉塵量也成倍增加。煤塵不僅會(huì)造成爆炸、加速機(jī)械設(shè)備的磨損和老化，還會(huì)污染生產(chǎn)環(huán)境，從而對(duì)工作人員的身心健康造成威脅，也不利于安全作業(yè)的開展［1-3］。截至2021年，全國累計(jì)報(bào)告職業(yè)病例約102.5萬例，其中，職業(yè)性塵肺病例約91.5萬例，占比約89.27%［4-5］，且每年新增的煤工塵肺病例仍然高居不下，絕大部分來自煤礦從業(yè)人員。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，在綜釆工作面無任何防塵措施的情況下，多工序共同作業(yè)，人員主要作業(yè)區(qū)的時(shí)間加權(quán)總粉塵質(zhì)量濃度可達(dá)500～850 mg/m3，嚴(yán)重超過國家標(biāo)準(zhǔn)［6］。煤礦粉塵防治關(guān)系到職業(yè)健康安全生產(chǎn)的重大問題，亟待解決。國內(nèi)外學(xué)者基于綜采面塵源的分布及其相關(guān)特點(diǎn)，對(duì)采煤工作面正常作業(yè)時(shí)粉塵運(yùn)移擴(kuò)散機(jī)理開展了研究［7-10］。楊勝來等學(xué)者

利用氣固兩相流理論，得到作業(yè)面風(fēng)流流動(dòng)和井下巷道內(nèi)粉塵運(yùn)移的數(shù)學(xué)模型，為作業(yè)面粉塵運(yùn)移研究打下了基礎(chǔ)［11-12］；樊建人、羅坤等在對(duì)空氣中的煤塵顆粒進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上，研究其運(yùn)動(dòng)軌跡，建立了煤塵顆粒碰撞的數(shù)學(xué)模型和多相流耦合模型［13-14］；徐景德等根據(jù)掘進(jìn)工作面、普采工作面和綜采工作面主要塵源的相對(duì)位置，分別設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅容^了不同風(fēng)速條件下的風(fēng)流排塵能力［15］；時(shí)訓(xùn)先等運(yùn)用氣固兩相流運(yùn)動(dòng)方程，導(dǎo)出模擬綜采工作面的相似準(zhǔn)則數(shù)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)M工作面巷道，分析綜采工作面粉塵運(yùn)動(dòng)規(guī)律［16］，研究認(rèn)為影響綜采面粉塵濃度分布的主要因素有塵源性質(zhì)和綜采面風(fēng)速；聶百勝等學(xué)者通過對(duì)煤礦綜采面粉塵濃度的測量，對(duì)比研究不同作業(yè)區(qū)間的粉塵粒徑與粉塵濃度隨風(fēng)流的變化規(guī)律［17］；蔣仲安等建立了雙塵源耦合下的呼吸性粉塵擴(kuò)散模型，該模型求解結(jié)果可用于實(shí)際礦井下工作面呼吸性粉塵質(zhì)量濃度的預(yù)測［18］。數(shù)值模擬擁有高效、方便、結(jié)果可視化強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前國際學(xué)術(shù)界已廣泛應(yīng)用數(shù)值模擬研究綜采工作面粉塵的擴(kuò)散污染規(guī)律。CAI、XIU等運(yùn)用數(shù)值模擬研究了各種風(fēng)流參數(shù)對(duì)煤塵顆粒污染物擴(kuò)散的影響，得到作業(yè)時(shí)粉塵在采面的分布特征以及工作面適宜的除塵風(fēng)量范圍［19-20］；結(jié)合大采高工作面特點(diǎn)，DU、王存飛、喬金林等通過實(shí)測加模擬的方式研究大采高綜采工作面在多工序、多塵源情況下的粉塵質(zhì)量濃度分布情況，為工作面防、降塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)［21-23］。

隨著煤炭資源的機(jī)械化開采，粉塵彌散規(guī)律日益復(fù)雜，

對(duì)于采煤工作面粉塵運(yùn)移擴(kuò)散機(jī)理的研究尚不明確［24-26］。新街臺(tái)格廟礦區(qū)是國家煤炭戰(zhàn)略儲(chǔ)備基地，是神東礦區(qū)的重要接續(xù)區(qū)，目前處于規(guī)劃階段。文中采用數(shù)值模擬手段，深入研究新街臺(tái)格廟礦區(qū)規(guī)劃工作面的粉塵擴(kuò)散污染規(guī)律，對(duì)工作面防塵方案的制定提供理論指導(dǎo)。

1 數(shù)值模型構(gòu)建與模擬方案

1.1 氣固兩相模型為研究粉塵顆粒在流場中的運(yùn)動(dòng)過程及其規(guī)律，采用歐拉-拉格朗日方法建立流場的數(shù)學(xué)模型。用歐拉法描述工作面風(fēng)流流動(dòng)，用拉格朗日法描述粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)。質(zhì)量守恒控制方程為

式中 Gk為運(yùn)動(dòng)均速梯度不同產(chǎn)生的湍流動(dòng)能，kg/（s3·m）；Gb為由浮力影響造成的湍動(dòng)能；k為湍流動(dòng)能，m2·s-2；ε為湍流動(dòng)能耗散率，m2·s-3；σk，σε分別為k方程與ε方程紊流普朗特?cái)?shù)。

1.2 幾何模型

新街一井規(guī)劃首采煤層厚度為1.26～4.14 m，采用一次采全高綜采技術(shù)，用全部垮落法管理頂板。運(yùn)用Solidworks軟件建立工作面三維幾何模型，工作面尺寸為（長×寬×高）350 m×5.0 m×4.0 m，主要由1架采煤機(jī)與200架液壓支架組成，沿傾向工作面被劃分為移架完成區(qū)、采煤區(qū)和未采區(qū)。為提高計(jì)算效率，對(duì)采面的計(jì)算區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)簡化，建模結(jié)果如圖1所示。

針對(duì)上述作業(yè)場景，利用Fluent Meshing進(jìn)行網(wǎng)格劃分。采煤區(qū)網(wǎng)格尺寸取0.2 m，其余區(qū)域網(wǎng)格劃分尺寸最大值限制取0.4 m。以畸形度為網(wǎng)格評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)格最大畸形度為0.7，最小畸形度為0，平均畸形度為0.26，劃分結(jié)果如圖2所示。

1.3 數(shù)值模擬參數(shù)將氣流視為不可壓縮流體，使用k-ε模型模擬氣流，運(yùn)用DPM模型進(jìn)行粉塵模擬，模擬計(jì)算之前設(shè)定的塵源粒徑的頻度分布，如圖3所示。粉塵顆粒中位粒徑為20 μm，分布指數(shù)為1.8。

基本邊界條件設(shè)置如下：模型的入口與出口邊界條件分別被設(shè)定為速度入口與壓力出口；煤壁與液壓支架壁面均選擇無滑移邊界。

設(shè)截割產(chǎn)塵源為滾筒位置，在模型中噴射源類型設(shè)定為面噴射進(jìn)行數(shù)值模擬。關(guān)鍵模擬參數(shù)見表1。

1.4 模擬方案依托新街臺(tái)格廟礦區(qū)地質(zhì)資料及工作面設(shè)計(jì)情況，初步選定出對(duì)粉塵質(zhì)量濃度分布有影響的因素，即入口風(fēng)速、割煤方向、粉塵粒徑。根據(jù)各因素來擬定研究方案，通過監(jiān)控粉塵濃度來分析各因素對(duì)工作面粉塵顆粒運(yùn)移影響。具體研究方案見表2。

以方案④為基準(zhǔn)方案，通過與其他影響因素的模擬結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋治霾煌瑮l件下高產(chǎn)塵量綜采工作面粉塵質(zhì)量分布情況，并得出風(fēng)速、割煤方向及粉塵粒徑對(duì)采面濃度場的影響情況。

2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

2.1 工作面流場與粉塵質(zhì)量濃度分布規(guī)律為掌握割煤作業(yè)時(shí)風(fēng)流沿程的分布規(guī)律，截取入口風(fēng)速為2.5 m/s時(shí)，平行于底板方向Y=1.8 m（呼吸帶高度）及垂直于底板方向采煤機(jī)附近豎截面的風(fēng)速分布，如圖4所示。

從圖4可以看出，風(fēng)流速度在工作面區(qū)域總體呈現(xiàn)出波動(dòng)狀態(tài)，在采煤機(jī)身附近速度變化最為顯著。在呼吸帶高度（Y=1.8 m）風(fēng)流總體分布沿程方向上呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢。風(fēng)流從進(jìn)風(fēng)巷流入工作面被液壓支架立柱分隔為2大部分，由于立柱造成的截面變化在一定程度上增強(qiáng)了風(fēng)速，但風(fēng)流速度總體基本保持在2.5 m/s左右。進(jìn)入采煤區(qū)，由于采煤機(jī)機(jī)身阻擋流動(dòng)，空間變狹窄，風(fēng)流加速向采煤空間的中部區(qū)域集中。從采煤區(qū)處的豎截面風(fēng)速分布圖可見，風(fēng)流紊亂區(qū)域出現(xiàn)在采煤機(jī)后滾筒外側(cè)和前滾筒下風(fēng)側(cè)。

風(fēng)流在后滾筒處發(fā)生橫向偏轉(zhuǎn)并被加強(qiáng)，形成一個(gè)風(fēng)速達(dá)3.5 m/s的高風(fēng)速條帶。采煤機(jī)前滾筒處風(fēng)流向四周逸散，高速風(fēng)流條帶以較大的偏移速度向煤壁處靠近。由于未采區(qū)空間結(jié)構(gòu)一致且無機(jī)械阻擋，風(fēng)流在此分布平穩(wěn)。未開采區(qū)域內(nèi)的風(fēng)流表現(xiàn)為人行道上的風(fēng)速小于巷道中心的風(fēng)速，而靠近煤壁處的風(fēng)速最大。風(fēng)流速度的加快直接作用在未采區(qū)，使得整個(gè)未采區(qū)平均風(fēng)速高于入口風(fēng)速。

通過Fluent軟件在風(fēng)流模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行粉塵污染擴(kuò)散的模擬。在采煤機(jī)的下風(fēng)側(cè)每隔40 m截取一個(gè)豎平面，即x=80～320 m，觀察粉塵的運(yùn)動(dòng)情況，粉塵濃度分布如圖5所示。

結(jié)合圖5，將采煤區(qū)內(nèi)前、后滾筒所產(chǎn)粉塵進(jìn)行疊加，形成濃度高達(dá)2 000 mg/m3，長度為60多m的高濃度粉塵帶。在x=80 m處，此時(shí)高濃度粉塵主要集中在近頂板位置，受湍流影響繼續(xù)貼頂部空間運(yùn)動(dòng)；到x=120 m時(shí)，受采高影響，粉塵的橫向擴(kuò)散更加明顯，頂部空間粉塵被高速風(fēng)流帶與重力作用稀釋，濃度降低；到x=160 m時(shí)，粉塵擴(kuò)散充滿液壓支柱到煤壁空間，大粒徑粉塵開始沉降，導(dǎo)致工作面底板附近粉塵濃度高于2 000 mg/m3；在x=200～320 m處，風(fēng)流場較穩(wěn)定，粉塵濃度分布情況逐漸趨于一致。粉塵因重力作用其沉降量不斷增加。工作面中高位粉塵向人行側(cè)擴(kuò)散，受液壓支柱阻擋，人行道粉塵濃度緩慢升高。隨著距離增加，人行道側(cè)呼吸帶高度粉塵濃度逐步穩(wěn)定在200 mg/m3左右。在豎截面上粉塵質(zhì)量濃度分布最終呈現(xiàn)出底板以及巷道壁濃度高，巷道中心位置濃度低的規(guī)律。分別選平行于底板方向Y=0.5 m，Y=1.5 m，Y=2.5 m和Y=3.5 m處做截面，得到粉塵濃度分布，如圖6所示。

在Y=0.5～1.5 m范圍內(nèi)，粉塵濃度隨著距離底板高度增加而降低；在Y=2.5～3.5 m范圍內(nèi)，粉塵的質(zhì)量濃度不減反增，主要受到前滾筒割煤產(chǎn)

塵影響在近頂板高度大量粉塵聚集，出現(xiàn)狹長高濃度

粉塵帶；當(dāng)Y=3.5 m時(shí)，粉塵顆粒擴(kuò)散到人行道側(cè)的量比其他高度更多，濃度最高達(dá)1 000 mg/m3，

進(jìn)入未采區(qū)后逐漸沉降?？傮w來看工作面高濃度粉塵主要集中在近煤壁刮板機(jī)道部分，在未采區(qū)沉降效果明顯。由于其大采高特性，高位粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)對(duì)人行道側(cè)粉塵濃度有顯著影響。

2.2 風(fēng)速對(duì)粉塵質(zhì)量濃度分布的影響為探究入口風(fēng)速對(duì)粉塵和質(zhì)量濃度分布之間的關(guān)系，設(shè)定入口風(fēng)速分別為1.0，1.5，2.0和2.5 m/s，并提取呼吸帶高度沿程粉塵濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。粉塵質(zhì)量濃度分布如圖7所示。

從圖7可以看出，在采煤機(jī)身附近的擾動(dòng)風(fēng)流作用下，絕大部分粉塵集中在采煤區(qū)范圍內(nèi)。到未采區(qū)時(shí)風(fēng)流速度在靠近煤壁側(cè)得到加強(qiáng)，受風(fēng)壓影響的粉塵被吸入煤壁側(cè)向前運(yùn)動(dòng)，較少的粉塵發(fā)生橫向擴(kuò)散。粉塵質(zhì)量濃度在采煤機(jī)兩滾筒粉塵匯合時(shí)達(dá)到最高，之后快速下降。隨著入口風(fēng)速的增大，高濃度粉塵帶延伸距離逐漸縮短，在未采區(qū)內(nèi)粉塵彌散范圍減少。隨著入口風(fēng)速的增加，粉塵峰值質(zhì)量濃度以及沿程質(zhì)量濃度明顯降低。當(dāng)入口風(fēng)速低于1.5 m/s時(shí)，采煤機(jī)附近的瞬時(shí)濃度較高。而當(dāng)風(fēng)速大于1.5 m/s時(shí)，工作面沿程的粉塵質(zhì)量濃度明顯降低。較高的氣流速度將粉塵不斷輸運(yùn)出工作面，但速度過高時(shí)易將已沉積在底板的粉塵顆粒二次揚(yáng)起，污染了工作環(huán)境，也不利于工人作業(yè)。

2.3 割煤方向?qū)Ψ蹓m質(zhì)量濃度分布的影響

1）采煤工作面截割產(chǎn)生的粉塵在向出口方向擴(kuò)散的過程中，粉塵濃度變化在采煤機(jī)身附近快速下降，在擴(kuò)散過程中逐漸降低最終穩(wěn)定。順風(fēng)割煤時(shí)，在采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)20 m內(nèi)，發(fā)現(xiàn)最高粉塵質(zhì)量濃度達(dá)1 300 mg/m3，之后粉塵發(fā)生快速沉降，大顆粒在風(fēng)

流作用下運(yùn)移擴(kuò)散并沉降到工作面底板，粉塵質(zhì)量最終穩(wěn)定在300 mg/m3。逆風(fēng)割煤時(shí)，最高粉塵

質(zhì)量濃度出現(xiàn)在采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)60 m處。粉塵隨風(fēng)流吹向下風(fēng)側(cè)，因自重發(fā)生沉降，最終粉塵質(zhì)量濃度穩(wěn)定在100 mg/m3左右，遠(yuǎn)低于順風(fēng)割煤作業(yè)時(shí)的最高濃度。

2）在工作面呼吸帶高度上，順風(fēng)割煤粉塵覆蓋的面積比逆風(fēng)割煤粉塵覆蓋的面積要廣，污染情況也更為嚴(yán)重。順風(fēng)采煤時(shí)受風(fēng)流作用影響，粉塵高濃度帶逐漸變得狹長且集中在煤壁一側(cè)，在近頂板水平方向上，橫向擴(kuò)散明顯。而逆風(fēng)采煤在近頂板高度上粉塵僅集中在前滾筒處，在近底板處粉塵濃度高，高濃度粉塵團(tuán)的影響范圍隨沿程距離的增加而逐漸變大，并持續(xù)向人行道擴(kuò)散。順風(fēng)割煤高濃度粉塵團(tuán)的影響范圍隨沿程距離的增加而基本保持穩(wěn)定，近底板粉塵濃度隨著風(fēng)流橫向擴(kuò)散而逐漸降低。不同的工作方式對(duì)于工作面粉塵濃度的分布有一定的影響，粉塵的重點(diǎn)防治區(qū)域會(huì)因此發(fā)生改變。順風(fēng)割煤時(shí)，后滾筒產(chǎn)生的粉塵因風(fēng)流紊亂區(qū)的影響而聚集，然后向未采區(qū)運(yùn)動(dòng)，主要集中在工作面的中、底部；逆風(fēng)割煤時(shí)，前滾筒產(chǎn)生的粉塵被風(fēng)流吹散并分布在中部和頂部空間，后滾筒產(chǎn)生的粉塵主要分布于中部和底部空間，高濃度粉塵主要分布在底部空間。

2.4 粒徑對(duì)粉塵質(zhì)量濃度分布的影響

圖9為不同粒徑粉塵在呼吸帶高度的質(zhì)量濃度分布情況，以風(fēng)流入口為原點(diǎn)，x軸正方向?yàn)轱L(fēng)流方向。當(dāng)塵源分別設(shè)定為5，15，28 μm這3種粉塵粒徑時(shí)，粉塵濃度均在x=48～52 m范圍內(nèi)迅速上升。隨后在前滾筒切割湍流氣流的影響下粉塵向四周逸散。待到風(fēng)流分布較穩(wěn)定的未采區(qū)，由于重力作用的影響，在近頂板附近運(yùn)動(dòng)的粉塵開始沉降，此

時(shí)呼吸帶高度近煤壁側(cè)的粉塵濃度超過1 000 mg/m3。

當(dāng)粉塵粒徑為5，15 μm時(shí)，粉塵漂浮距離較長，因?yàn)榉蹓m粒徑過小，粉塵無法沉降以致處于漂浮狀態(tài)，較分散且濃度不高。而粒徑為28 μm的粉塵沉降效果顯著，在x=260 m左右時(shí)，粉塵濃度有明顯降低。粒徑越大，粉塵沉積越快，沿程方向沉積質(zhì)量隨與入風(fēng)口的距離增大而減少。由于重力作用，顆粒粒徑越大，會(huì)更早沉降，則在沿程方向粉塵濃度會(huì)變低；而小粒徑粉塵相對(duì)于大粒徑而言，重力不再是主要作用，更多受風(fēng)流和紊流擴(kuò)散的影響，沉降速度慢且量少，故當(dāng)粉塵粒徑越小，粉塵無法沉降處于漂浮狀態(tài)，若不能及時(shí)排出，那將會(huì)造成巷道內(nèi)粉塵濃度更高。

綜合以上模擬結(jié)果，提出有針對(duì)性的綜采面粉塵防治技術(shù)建議。在割煤作業(yè)時(shí)，工作面入口風(fēng)速在2.0 m/s左右時(shí)有利于粉塵的排出?？梢栽诖嘶A(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)流的調(diào)控，以保證工作面的氣流速度更高，從而提高降塵效果。在呼吸帶高度，應(yīng)注重對(duì)采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)40～140? m范圍內(nèi)呼吸性粉塵的降塵。順風(fēng)采煤時(shí)應(yīng)著重關(guān)注近頂板處粉塵的降塵，可以考慮采用液壓支架噴霧降塵措施，以便沉降高濃度粉塵團(tuán)；逆風(fēng)割煤時(shí)，高濃度粉塵

主要集中在中底部，可以通過潤濕地面等措施防止低位粉塵橫向擴(kuò)散。

3 結(jié) 論

1）風(fēng)流進(jìn)入工作面在空間截面突變的位置出現(xiàn)文丘里效應(yīng)。在呼吸帶的高度上，風(fēng)流總體分布沿程變化為先增高后降低。在未采區(qū)空間中，風(fēng)流主要呈現(xiàn)以下規(guī)律：靠近煤壁處的風(fēng)速>巷道中心的風(fēng)速>人行道的風(fēng)速。

2）由于大采高的特性，粉塵在不同高度范圍上的分布不均勻。豎截面上的粉塵分布呈現(xiàn)出底板及壁面濃度高，且巷道中心位置濃度低的規(guī)律，與氣流場的運(yùn)動(dòng)相吻合。采煤工作面截割煤塵表現(xiàn)出大范圍的側(cè)向擴(kuò)散，在采煤機(jī)滾筒下風(fēng)側(cè)的范圍內(nèi)，粉塵嚴(yán)重污染區(qū)域延伸至60 m。

3）工作面由采煤機(jī)擾動(dòng)引起的湍流風(fēng)流對(duì)粉塵的運(yùn)動(dòng)起著主導(dǎo)作用。

隨著工作面風(fēng)速的增加，粉塵峰值濃度以及沿程濃度明顯降低，但當(dāng)速度過高時(shí)易將粉塵顆粒二次揚(yáng)起。采煤機(jī)不同的工作方式會(huì)影響粉塵的重點(diǎn)防治區(qū)域。粉塵粒徑越小就越難沉降，在采煤空間內(nèi)粉塵濃度也緩慢降低。

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（責(zé)任編輯：高佳）