高瓦斯煤层综掘工作面风流-粉尘两相流动特性

胡胜勇¹，廖奇¹，王和堂²，冯国瑞³，徐乐华⁴，黄宜生¹，邵和³，高扬¹，胡斐¹

1. 太原理工大学安全与应急管理工程学院2. 中国矿业大学安全工程学院3. 太原理工大学矿业工程学院4. 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室

摘 要：为解决压入式通风条件下高瓦斯煤层综掘工作面粉尘质量浓度高的问题,以山西潞安集团漳村煤矿2601综掘工作面为研究对象,基于气固两相流理论,通过编程计算综掘工作面气载粉尘运移过程,研究了综掘工作面气固两相流动特性,结果表明:在压入式风筒出口与综掘工作面之间存在一个"负压区",其影响范围随风筒出口风速增大而增大,而中心压力随风速增大而减小。该负压区导致沿综掘工作面回风侧煤壁运移的部分粉尘流分别在掘进机上方涡流、后方回流的携带作用下,从掘进机右侧和后部流经掘进机司机周边,往风筒出口方向运移,导致司机右侧、后部以及进风侧距综掘工作面2.5 m区域的粉尘浓度较高。当风筒出口风速低于17 m/s时,回流粉尘环绕掘进机形成平均质量浓度为300 mg/m~3的粉尘带;当风速高于17 m/s时,粉尘带平均质量浓度急剧下降,回流粉尘在进风侧距综掘工作面2.5 m的区域积聚,形成平均质量浓度高于300 mg/m~3的粉尘团。因此,应在高瓦斯综掘工作面掘进机的回风侧设置粉尘拦截装置,截断粉尘的扩散路径。同时,需在掘进机的后部设置覆盖工作面断面的除尘装置,对沿回风侧运移的粉尘进行二次拦截,阻挡掘进机后方粉尘回流,提高综掘工作面的能见度。

关键词：高瓦斯煤层;综掘工作面;压入式通风;气固两相流;