论文题目: 矿用空气幕理论及其应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 安全技术及工程
作者: 王海宁
导师: 古德生,吴超
关键词: 空气幕,理论模型,隔断风流,引射风流,增阻
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在当今国民经济迅速发展,大力开发矿产资源的背景下,矿山企业在积极生产的同时,安全问题显得非常突出,尤其是地下开采矿山,矿井通风网络中时常出现风量不足、风流反向、风流停滞、风流循环等问题,直接威胁到矿山井下的安全生产。目前,矿井风流调节与控制的方法及技术措施很多,但有时受到一定条件的制约,难以实现风流调控。论文在查阅国内外大量研究资料的基础上,依据矿内风流流动的基础理论、无风墙辅扇理论等创造性地建立了多机并联空气幕阻隔风流、单机和多机并联空气幕引射风流和对风流增阻的理论模型,分析了多机并联空气幕运行时的影响因素,并对各理论模型进行了模拟分析。此外,在实验室对单机空气幕的特性进行试验研究的基础上,针对金川集团有限公司二矿区、龙首矿、铜陵有色金属公司安庆铜矿以及马坑铁矿井下存在的主要运输中段的作业面污风循环、斜坡道和运输平巷风流反向、冬季井筒内的结冻、风流短路及风量不足等实际问题,进行了空气幕阻隔风流、引射风流和对风流增阻的大量现场试验研究和应用,主要研究内容如下: 1.建立了多功能矿用空气幕的理论模型,并分析其影响因素。包括:多机并联空气幕在巷道中隔断风流的模型、单机和多机并联空气幕在运输巷道中引射风流的模型、单机和多机并联空气幕在运输巷道中增阻减少风流的模型。 2.应用MATLAB计算机语言绘制多功能空气幕各理论模型的三维图形,模拟分析空气幕的有效压力及引射风量随其它因素变化的特性。 3.在实验室通过改变试验巷道的断面积、风机的叶片安装角、风机的功率等对空气幕的特性进行试验研究与分析,确定最佳空气幕设计参数。 4.采用对比试验研究方法,在金川集团公司二矿区和龙首矿对多功能空气幕控制风流流动的三种功能进行应用试验研究。 5.在安庆铜矿开展了空气幕引射风流和增阻减少风流防止井筒结冰及风流反向的研究。 研究的结果表明,在大断面大风压运输巷道的同一断面内,采用多机并联空气幕不仅能有效阻隔风流,而且能引射风流增加巷道风量和控制巷道内的风流方向,对风流增阻减少巷道风量和防止有淋水进风道在冬季的结冻,有效控制了井下风流的流动,为解决矿山井下需要安装通风构筑物调节风流但又因运输等而不能设置的主要运输巷道的风流调控问题找到了一条新的有效途径,并为矿山创造了显著的经济效益和社会效益,因此,其具有广阔的推广应用前景。
论文目录:
前言
中文摘要
英文摘要
第一章 绪论
1．1 课题的提出
1．2 矿井风流控制技术研究简述
1．2．1 隔断风流
1．2．2 调节风流
1．3 空气幕研究与应用现状综述
1．3．1 大门空气幕及其研究现状
1．3．2 矿用空气幕及其研究现状
1．3．3 矿用空气幕的结构及功能
1．3．4 空气幕安装布置形式及运行取风方式
1．3．5 本章小节
1．4 主要研究内容
1．5 研究框架
第二章 矿用空气幕理论研究
2．1 矿内风流运动理论认知
2．1．1 风流紊流运动微分方程式
2．1．2 矿内风流运动的能量方程
2．1．3 井巷风流速度分布
2．1．4 矿山硐室中的射流
2．1．5 无风墙辅扇有效压力理论
2．2 空气幕隔断风流理论研究
2．2．1 空气幕隔断风流的理想有效压力
2．2．2 空气幕隔断风流的实际有效压力
2．3 空气幕对风流增阻理论研究
2．3．1 单机空气幕的阻风率
2．3．2 多机并联空气幕的阻风率
2．4 空气幕引射风流理论研究
2．4．1 单机空气幕引射风流理论
2．4．2 多机并联空气幕引射风流理论
2．5 空气幕阻隔和引射风流能力的影响因素分析
2．5．1 空气幕阻隔能力与供风器出口断面积的关系分析
2．5．2 空气幕引射能力与引射器出口断面积的关系分析
2．5．3 空气幕出口安装角与其工作效率的关系分析
2．6 本章结论
第三章 空气幕特性数值分析与试验验证
3．1 MATLAB语言的特性
3．2 空气幕隔断风流理论的数值分析
3．2．1 循环型空气幕理论模型的处理与分析
3．2．2 非循环型空气幕理论模型的处理与分析
3．3 空气幕引射风流理论的数值分析
3．3．1 单机空气幕理论模型处理与分析
3．2．2 多机空气幕理论模型处理与分析
3．4 试验验证
3．4．1 试验仪器及测试方法
3．4．2 实验研究
3．4．3 试验结果与分析
3．5 本章结论
第四章 空气幕控制风流流动的现场应用研究
4．1 基本情况
4．1．1 二矿区基本情况
4．1．2 龙首矿基本情况
4．2 空气幕隔断风流的现场应用试验研究
4．2．1 现场试验条件及意义
4．2．2 试验方案及空气幕选型
4．2．3 现场试验结果与分析
4．2．4 本节结论
4．3 空气幕引射风流现场应用试验研究
4．3．1 二矿区主斜坡道空气幕引射风流的研究
4．3．2 空气幕替代风机站的现场应用研究
4．4 空气幕对风流增阻现场应用试验研究
4．4．1 现场应用研究的条件及意义
4．4．2 技术方案及空气幕选型
4．4．3 现场试验研究内容及方法
4．4．4 试验测试结果与分析
4．4．5 本节结论
4．5 工程投资与效益分析
4．5．1 工程投资
4．5．2 经济效益分析
4．5．3 社会环境效益分析
4．6 本章结论
第五章 空气幕防止井筒结冰及风流反向的应用研究
5．1 空气幕防止井简结冰的现场应用研究
5．1．1 基本情况
5．1．2 现场应用条件
5．1．3 技术方案及空气幕选型
5．1．4 试验测试结果及分析
5．2 多机并联空气幕控制主斜坡道风流反向的应用研究
5．2．1 基本情况
5．2．2 现场应用条件
5．2．3 技术方案及空气幕选型
5．2．4 测点布置
5．2．5 试验测试结果与分析
5．3 单机空气幕控制运输平硐风流反向的现场应用
5．3．1 基本情况
5．3．2 现场应用条件
5．3．3 技术方案及空气幕选型
5．3．4 试验测试结果及分析
5．4 效益分析
5．5 本章结论
第六章 全文结论
6．1 主要结论
6．2 主要创新点
6．3 建议
参考文献
附录
致谢
作者简介
攻读博士学位期间承担的科研项目、发表的论文及获奖情况
承担的科研项目
发表的论文
获奖成果
发布时间: 2006-03-28
参考文献
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