煤矿综掘面风筒出风口参数变化下的粉尘浓度预测方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿综掘面风筒出风口参数变化下的粉尘浓度预测方法，包括步骤一、建立综掘面粉尘场有限元模型；步骤二、采用Fluent软件对步骤一中建立的模型进行数值模拟分析；步骤三、获取粉尘浓度实测值；步骤四、验证建立的模型方案可行；步骤五、绘制巷道粉尘浓度表；步骤六、获取粉尘浓度值；步骤七、获得预测方程式(1)；步骤八、获得预测方程式(2)；步骤九、获得预测方程式(3)；步骤十、获得预测方程式(4)。本发明专利技术利用FLUENT软件获取关联数据；利用多元线性回归分析方法建立预测模型。利用该方法能够对煤矿综掘面的粉尘浓度进行定量化预测，为综掘面实现综掘面安全、高效、绿色通风提供可靠准确的依据。

【技术实现步骤摘要】
煤矿综掘面风筒出风口参数变化下的粉尘浓度预测方法
本专利技术属于煤矿掘进通风
，具体是涉及一种煤矿综掘面风筒出风口参数变化下的粉尘浓度预测方法。
技术介绍
随着煤巷综掘面断面尺寸、掘进速度及巷道长度的不断突破，安全隐患及污染风险不断上升，传统粗放式的“通风总量”局部通风控制方式已不能满足人们对综掘面更加严苛的安全及环保要求。综掘面是一个独头巷道，在煤矿掘进工作时的排尘通常主要是利用通风系统提供的新鲜风流来实现排尘工作的，矿井通风系统主要是由局部通风机和风筒组成。现在常用通风方式主要分为三种，压入式通风、抽出式通风和混合式通风。相比较而言，最常用的通风方式为压入式通风。在工作中它有着独特的优点：它在进风巷中装入了局部通风机，这样在新鲜风通过风机的过程中，安全性就会大大增加，并且有效射程长，这样就可以充分的稀释粉尘积聚和排出污染物质。与此同时，它也拥有一些不足：污风沿巷道内如果排出缓慢，对工作环境造成严重的污染持续时间长。采用传统通风方式，在通风量一定的情况下，由于风筒出风口直径、方向角度和距掘进端头距离不能随时变化，假使风量按照掘进巷道初期供风需求大小来进行配置，那么在工作时由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿综掘面风筒出风口参数变化下的粉尘浓度预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据煤矿综掘面现场工作情况，采用Creo2.0软件建立综掘面几何模型，并对所建立的综掘面几何模型中的综掘机几何模型进行简化，然后采用四面体网格类型对计算域划分非结构网格，壁面划分边界层网格，建立综掘面粉尘场有限元模型；步骤二、采用Fluent软件对步骤一中所建立的综掘面粉尘场有限元模型进行数值模拟分析，获取步骤一中所建立的综掘面粉尘场有限元模型风筒出风口距掘进端头8m时的综掘面回风侧呼吸带高度沿程的粉尘浓度模拟值；步骤三、利用测尘仪对煤矿综掘面风筒出风口距掘进端头8m时的综掘面回风侧呼吸带高度沿程的粉尘...

【技术特征摘要】
1.一种煤矿综掘面风筒出风口参数变化下的粉尘浓度预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据煤矿综掘面现场工作情况，采用Creo2.0软件建立综掘面几何模型，并对所建立的综掘面几何模型中的综掘机几何模型进行简化，然后采用四面体网格类型对计算域划分非结构网格，壁面划分边界层网格，建立综掘面粉尘场有限元模型；步骤二、采用Fluent软件对步骤一中所建立的综掘面粉尘场有限元模型进行数值模拟分析，获取步骤一中所建立的综掘面粉尘场有限元模型风筒出风口距掘进端头8m时的综掘面回风侧呼吸带高度沿程的粉尘浓度模拟值；步骤三、利用测尘仪对煤矿综掘面风筒出风口距掘进端头8m时的综掘面回风侧呼吸带高度沿程的粉尘浓度分布进行测量，获取综掘面回风侧呼吸带高沿程的粉尘浓度实测值；步骤四、将步骤二中获取的综掘面回风侧呼吸带高度沿程的粉尘浓度模拟值与步骤三中获取的综掘面回风侧呼吸带高度沿程的粉尘浓度实测值进行比较，并分别绘制回风侧呼吸带高度沿程粉尘浓度模拟值与距离巷道端头距离的坐标曲线和绘制回风侧呼吸带高度沿程粉尘浓度实测值与距离巷道端头距离的坐标曲线，如果粉尘浓度模拟值坐标曲线与粉尘浓度实测值坐标曲线结果趋势一致，则证实步骤一中建立的综掘面有限元模型方案可行；步骤五、通过Fluent软件对综掘面风筒出风口单参数变化下粉尘浓度分布规律进行模拟计算，获取不同风筒出风口直径下呼吸带高度巷道端头处的粉尘浓度值、司机活动范围内的粉尘浓度值和回流侧沿程的粉尘浓度值，并绘制不同风筒出风口直径的巷道粉尘浓度表；获取风筒出风口不同水平角度条件下呼吸带高度巷道端头处的粉尘浓度值、司机活动范围内的粉尘浓度值和回流侧沿程的粉尘浓度值，并绘制风筒出风口不同水平角度条件下的巷道粉尘浓度表；获取风筒出风口不同垂直角度条件下呼吸带高度巷道端头处的粉尘浓度值、司机活动范围内的粉尘浓度值和回流侧沿程的粉尘浓度值，并绘制风筒出风口不同垂直角度条件下的巷道粉尘浓度表；步骤六、根据步骤五中的不同风筒出风口直径的巷道粉尘浓度表、风筒出风口不同水平角度条件的巷道粉尘浓度表和风筒出风口不同垂直角度条件下的巷道粉尘浓度表，分析并制定多个风筒出风口参数综合变化模拟方案；然后通过Fluent软件对所制定的多个风筒出风口参数综合变化模拟方案进行模拟计算，获取各个方案呼吸带高度的巷道端头处的粉尘浓度值、司机活动范围内的粉尘浓度值和回流侧沿程的粉尘浓度值；步骤七、利用Matlab软件对步骤六中多个风筒出风口参数综合变化模拟方案中综掘面风筒出风口距掘进端头5m时，呼吸带高度的司机活动范围内的粉尘浓度值数据进行回归分析，获得风筒出风口直径、水平偏转角度、垂直偏转角度对司机处粉尘浓度的预测方程式(1)，所述预测方程式(1)为：预测方程式(1)中：为综掘面风筒出风口距掘进端头5m时呼吸带高度司机活动范围内的粉尘浓度预测值，x1为风筒出风口直径，x2为风筒出风口水平偏转角度，x3为风筒出风口垂直偏转角度；步骤八、利用Matlab软件对步骤六中多个风筒出风口参数综合变化模拟方案中综掘面风筒出风口距掘进端头5m时，呼吸带高度巷道端头处的粉尘浓度值数据进行回归分析，获得风筒出风口直径、水平偏转角度、垂直偏转角度对巷道端头处粉尘浓度的预测方程式(2)，所述预测方程式(2)为：预测方程式(2)中：为综掘面风筒出风口距掘进端头5m时呼吸带高度巷道端...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚晓燕，夏治新，王国鹏，侯翼杰，崔坚，李莹，贾聪聪，刘壮壮，陈彪，边天，雷可凡，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61