D0I:10.13374/i.issnl(00I03.2007.04.001 第29卷第4期 北京科技大学学报 Vol.29 No.4 2007年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2007 综采工作面粉尘运动规律的数值模拟 刘毅)蒋仲安)蔡卫)周凤增郭达) 刘宝东3) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)国家安全生产监督管理总局信息研究院，北京100029 3)开滦（集团）有限责任公司，唐山063018 摘要运用气固两相流动理论，建立粉尘运动的数学模型。根据综采工作面的具体特点和实测数据，采用计算流体力学的 FLUENT软件，对工作面的粉尘运动规律进行数值模拟·模拟结果显示，粉尘产生后多数随风流在煤壁一侧运动，少数粉尘 随机扩散，综采工作面的除尘重点应该放在采煤机下风向10m以内的煤壁一侧：预湿煤壁对降低工作面粉尘浓度也有很大 作用。 关键词综采工作面：粉尘：运动规律：气固两相流；数值模拟 分类号TD714.2 随着采煤机械化水平的提高，井下工作面的粉 散等物理过程后，最终可以得到单个颗粒的轨迹， 尘产量也越来越大，采煤工作面、掘进工作面、锚喷 计算大量的颗粒轨迹就可以获得颗粒运动的统计规 支护以及转载运煤是煤矿生产中主要的产尘场所， 律，从而得出离散相的浓度分布] 其中60%的粉尘来自采煤工作面，在无防尘措施的 1.1气体流动的数学模型 条件下，综采工作面的粉尘浓度可以达到2500~ 通过一定的假设，将工作面的气相流动简化为 3000mgm-3,即使采取除尘措施，一些工作面的工 定常不可压的绝热流动，则气相流动控制方程组采 作条件粉尘浓度也可达到1000mgm3以上，大大 用三维稳态不可压Navier-Stokes方程，湍流流动采 超过国家有关卫生标准，不仅严重的威胁着煤矿工 用工程上应用最广的标准k一飞双方程模型，方程组 人的安全和健康，还有煤尘爆炸的危险山，采取有 的具体形式如下. 效措施，降低综采工作面粉尘浓度对于煤矿来说已 连续方程： 是迫在眉睫的问题，要取得较好的防尘效果，首先 要对粉尘的运动规律有所了解.本文提出粉尘运动 司，()=0 (1) 的数学模型，对工作面浓度分布进行了数值模拟，其 运动方程： 结果对现场的防尘工作有着理论上的指导意义· 1粉尘运动的数学模型 (2) 离散相模型(discrete phase models)属于欧拉一 k方程： 拉格朗日型模型，即用欧拉观点描述气相流场，而用 十G-e(3) 拉格朗日观点描述颗粒的运动，在本文计算中，连 续相流场采用Navier-Stokes方程进行计算，颗粒的 e方程： 轨迹跟踪则由离散相模型完成。计算两相流时，定 ak ax kG&-Ce2p 义气体是连续相，颗粒是离散相. 首先通过连续相计算获得流场的速度、湍流动 (4) 能等信息，然后再在拉格朗日坐标下对单个颗粒的 其中， 轨迹积分，考虑颗粒在连续相流场中受力和湍流扩 片=CpE足 (5) 收稿日期：2006-01-04修回日期：2006-06-26 基金项目：北京市教育委员会共建项目建设计划(N (6) XK100080432):国家自然科学基金资助项目(N。-50174004) 作者简介：刘毅(1980一)，男，硕士研究生：蒋仲安(1963一)男， 式中，x、为x、y、z方向上坐标(i≠j),m;、西 教授，博士生导师 为xy、:方向上速度(i≠j),ms1:p为气体密
综采工作面粉尘运动规律的数值模拟 刘 毅12） 蒋仲安1） 蔡 卫1） 周凤增3） 郭 达3） 刘宝东3） 1） 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 2） 国家安全生产监督管理总局信息研究院北京100029 3） 开滦（集团）有限责任公司唐山063018 摘 要 运用气固两相流动理论建立粉尘运动的数学模型．根据综采工作面的具体特点和实测数据采用计算流体力学的 FLUENT 软件对工作面的粉尘运动规律进行数值模拟．模拟结果显示粉尘产生后多数随风流在煤壁一侧运动少数粉尘 随机扩散．综采工作面的除尘重点应该放在采煤机下风向10m 以内的煤壁一侧；预湿煤壁对降低工作面粉尘浓度也有很大 作用． 关键词 综采工作面；粉尘；运动规律；气固两相流；数值模拟 分类号 TD714∙2 收稿日期：20060104 修回日期：20060626 基金 项 目： 北 京 市 教 育 委 员 会 共 建 项 目 建 设 计 划 （ No． XK100080432）；国家自然科学基金资助项目（No．50174004） 作者简介：刘 毅（1980—）男硕士研究生；蒋仲安（1963—）男 教授博士生导师 随着采煤机械化水平的提高井下工作面的粉 尘产量也越来越大．采煤工作面、掘进工作面、锚喷 支护以及转载运煤是煤矿生产中主要的产尘场所 其中60％的粉尘来自采煤工作面．在无防尘措施的 条件下综采工作面的粉尘浓度可以达到2500～ 3000mg·m —3即使采取除尘措施一些工作面的工 作条件粉尘浓度也可达到1000mg·m —3以上大大 超过国家有关卫生标准不仅严重的威胁着煤矿工 人的安全和健康还有煤尘爆炸的危险［1］．采取有 效措施降低综采工作面粉尘浓度对于煤矿来说已 是迫在眉睫的问题．要取得较好的防尘效果首先 要对粉尘的运动规律有所了解．本文提出粉尘运动 的数学模型对工作面浓度分布进行了数值模拟其 结果对现场的防尘工作有着理论上的指导意义． 1 粉尘运动的数学模型 离散相模型（discrete phase models）属于欧拉— 拉格朗日型模型即用欧拉观点描述气相流场而用 拉格朗日观点描述颗粒的运动．在本文计算中连 续相流场采用 Navier—Stokes 方程进行计算颗粒的 轨迹跟踪则由离散相模型完成．计算两相流时定 义气体是连续相颗粒是离散相． 首先通过连续相计算获得流场的速度、湍流动 能等信息然后再在拉格朗日坐标下对单个颗粒的 轨迹积分考虑颗粒在连续相流场中受力和湍流扩 散等物理过程后最终可以得到单个颗粒的轨迹． 计算大量的颗粒轨迹就可以获得颗粒运动的统计规 律从而得出离散相的浓度分布［2—3］． 1∙1 气体流动的数学模型 通过一定的假设将工作面的气相流动简化为 定常不可压的绝热流动则气相流动控制方程组采 用三维稳态不可压 Navier—Stokes 方程湍流流动采 用工程上应用最广的标准 k—ε双方程模型方程组 的具体形式如下［4］． 连续方程： ∂ ∂xi （ρui）＝0 （1） 运动方程： ∂ ∂xi （ρuiuj）＝— ∂p ∂xi ＋ ∂ ∂xi （μ＋μt） ∂uj ∂xi ＋ ∂ui ∂xj （2） k 方程： ∂ ∂xi （ρuik）＝ ∂ ∂xi μ＋ μt σk ∂k ∂xi ＋ Gk—ρε （3） ε方程： ∂ ∂xi （ρuεi ）＝ ∂ ∂xi μ＋ μt σε ∂k ∂xi ＋ Cε1ε k Gk—Cε2ρ ε2 k （4） 其中 μt＝Cμρ k 2 ε （5） Gk＝μt ∂uj ∂xi ∂uj ∂xi ＋ ∂ui ∂xj （6） 式中xi、xj 为 x、y、z 方向上坐标（ i≠ j）m；ui、uj 为 x、y、z 方向上速度（ i≠ j）m·s —1 ；ρ为气体密 第29卷 第4期 2007年 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．4 Apr．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．04．001
.352 北京科技大学学报 第29卷 度，kgm-3,P为湍流有效压力，Pa:μ为层流粘性 u'(t)=5uz (12) 系数，Pas;为湍流粘性系数，Pas;Gk为剪切力 变化产生湍动能变化率，kgs3m1;k为湍动能， 式中，S为服从正态分布的随机数：Ju为脉动速 m2s-2:e为湍动能耗散率，m2s3;Ca1、C2、Cp、 度的均方根，ms一1 、%为k一e模型中的常数，分别取1.44、1.92、 对于k一e模型，假设当地湍流各项同向性有： 0.09、1.3、1.0. 匠=西=吸=度 (13) 1.2离散相的数学模型 离散相模型通过积分拉格朗日坐标下颗粒作用 这样通过将瞬时速度在分段时间内积分就可以计算 力的微分方程来求解颗粒的轨道，颗粒相的作用力 湍流对颗粒扩散的随机性影响， 平衡方程为5-刀， 颗粒轨迹方程是在离散的时间步长上逐步进行 积分运算求解的，x方向上颗粒的运动轨道通过下 m,=∑p=Fa+E,+FtF(O 式可以得到： 式中，mp为颗粒质量，mg4,为颗粒运动速度： - (14) msl;∑F为颗粒所受合力，N;Fa为颗粒所受 阻力，N;F,为颗粒所受重力，N;F:为颗粒所受浮 沿不同坐标进行积分，就可得到颗粒在三维空 间内的运动轨迹， 力，N;F,为颗粒所受其他作用力，N:包括附加质量 力、Magnus升力、热泳力、Saffman升力、布朗力等， 以上就是计算单个颗粒运动轨迹的计算模型， 通过此方法计算足够多的代表性颗粒轨迹，就可以 文中忽略不计， 得出颗粒的运动规律以及在连续相中的分布情况· Fa=CaCsAp PCu-up)uupl (8) 2 粉尘粒径分析 式中，C为阻力系数；C为动力形状系数，根据分 在开滦集团唐山矿Tz194工作面采煤机割煤时 散度实验数据，此处取1；A。为颗粒的迎风面面积， 沿程取五个样品89，通过SEISHIN LMS30型激光 m2; 衍射散射式粒度分布测定仪测得粉尘的粒径分布： 阻力系数C与颗粒的雷诺数有关： 在工作面中漂浮不易沉降的粉尘平均粒径8~ Ca=m十a+as Rep Reg (9) 12m,最大粒径约为100m,详细粉尘粒径分布如 图1所示 e,=4,l4,l 10020 w15 (10) 80 式中，Rep为雷诺数，量纲为1；a1、a2、a3对于球形 颗粒，在一定的雷诺数范围内为常数；d,为颗粒直 9 径，m· 除了受到阻力、重力和浮力外，颗粒在湍流中运 40 6 动，其轨迹还要受湍流作用的影响，湍流与颗粒之间 20 的相互作用可以用随机轨道模型进行计算，该模型 根据Rey nolds平均法，将气流的时速度u写成平均 10 100 1000 量u与脉动量u(t)之和. 粉尘粒径，∥μm u=u十u(t) (11) 图1唐山矿T194综采工作面粉尘粒径分析图 假定颗粒与湍流之间的相互干扰过程等价于颗 Fig.1 Particle size distribution of dust in T2194 coal face of Tang- 粒与一系列小旋涡的干扰过程，并且在每个小旋涡 shan Coal Mine 上速度的脉动分量满足高斯分布，计算颗粒轨迹所 用的“（t)在每个小旋涡上为一个常数，即u(t) 多数生产过程中粉碎产生的粉尘符合Rosin一 为小旋涡脉动速度一个样本，假定其满足高斯概率 Rammler分布，通过最小二乘法回归分析和显著性 分布： 检验发现，工作面割煤产尘也较好地遵从Rosin一
度kg·m —3 ；P 为湍流有效压力Pa；μ为层流粘性 系数Pa·s；μt 为湍流粘性系数Pa·s；Gk 为剪切力 变化产生湍动能变化率kg·s —3·m —1 ；k 为湍动能 m 2·s —2 ；ε为湍动能耗散率m 2·s —3 ；Cε1、Cε2、Cp、 σε、σk 为 k—ε模型中的常数分别取1∙44、1∙92、 0∙09、1∙3、1∙0． 1∙2 离散相的数学模型 离散相模型通过积分拉格朗日坐标下颗粒作用 力的微分方程来求解颗粒的轨道颗粒相的作用力 平衡方程为［5—7］： mp d up d t ＝ ∑ F＝Fd＋Fg＋Ff＋Fx （7） 式中mp 为颗粒质量mg；up 为颗粒运动速度； m·s —1 ；∑ F 为颗粒所受合力N；Fd 为颗粒所受 阻力N；Fg 为颗粒所受重力N；Ff 为颗粒所受浮 力N；Fx 为颗粒所受其他作用力N；包括附加质量 力、Magnus 升力、热泳力、Saffman 升力、布朗力等 文中忽略不计． Fd＝ 1 2 Cd CφApρ（ u— up）｜u— up｜ （8） 式中Cd 为阻力系数；Cφ 为动力形状系数根据分 散度实验数据此处取1；Ap 为颗粒的迎风面面积 m 2 ； 阻力系数 Cd 与颗粒的雷诺数有关： Cd＝ a1＋ a2 Rep ＋ a3 Re 2 p （9） Rep＝ ρdp｜u— up｜ μ （10） 式中Rep 为雷诺数量纲为1；a1、a2、a3 对于球形 颗粒在一定的雷诺数范围内为常数；dp 为颗粒直 径m． 除了受到阻力、重力和浮力外颗粒在湍流中运 动其轨迹还要受湍流作用的影响湍流与颗粒之间 的相互作用可以用随机轨道模型进行计算该模型 根据 Reynolds 平均法将气流的时速度 u 写成平均 量 u 与脉动量 u′（ t）之和． u＝ u＋ u′（ t） （11） 假定颗粒与湍流之间的相互干扰过程等价于颗 粒与一系列小旋涡的干扰过程并且在每个小旋涡 上速度的脉动分量满足高斯分布计算颗粒轨迹所 用的 u′（ t）在每个小旋涡上为一个常数即 u′（ t） 为小旋涡脉动速度一个样本假定其满足高斯概率 分布： u′（ t）＝ζ u′2 （12） 式中ζ为服从正态分布的随机数； u′2为脉动速 度的均方根m·s —1． 对于 k—ε模型假设当地湍流各项同向性有： u′i 2＝ u′j 2＝ u′k 2＝ 2k 3 （13） 这样通过将瞬时速度在分段时间内积分就可以计算 湍流对颗粒扩散的随机性影响． 颗粒轨迹方程是在离散的时间步长上逐步进行 积分运算求解的．x 方向上颗粒的运动轨道通过下 式可以得到： d x d t ＝ up （14） 沿不同坐标进行积分就可得到颗粒在三维空 间内的运动轨迹． 以上就是计算单个颗粒运动轨迹的计算模型 通过此方法计算足够多的代表性颗粒轨迹就可以 得出颗粒的运动规律以及在连续相中的分布情况． 2 粉尘粒径分析 在开滦集团唐山矿 T2194工作面采煤机割煤时 沿程取五个样品［8］通过 SEISHIN LMS—30型激光 衍射散射式粒度分布测定仪测得粉尘的粒径分布： 在工作面中漂浮不易沉降的粉尘平均粒径 8～ 12μm最大粒径约为100μm详细粉尘粒径分布如 图1所示． 图1 唐山矿 T2194综采工作面粉尘粒径分析图 Fig．1 Particle size distribution of dust in T2194coal face of Tangshan Coal Mine 多数生产过程中粉碎产生的粉尘符合 Rosin— Rammler 分布通过最小二乘法回归分析和显著性 检验发现工作面割煤产尘也较好地遵从 Rosin— ·352· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
第4期 刘毅等：综采工作面粉尘运动规律的数值模拟 353 Rammler分布)，分布率为： 获，如果能在割煤前预湿煤壁把扩散到煤壁的粉尘 R(d)=100exp(-0.00619d2.15) (15) 捕获，将对工作面的除尘有很大的帮助 (③)无论顺风割煤还是逆风割煤，下滚筒产生 3 数值模拟结果 的粉尘的运动轨迹都出现变化：顺风割煤时大部分 本文使用GAMBIT建模并划分计算网格，用 粉尘从煤壁与采煤机间空隙通过而被煤壁捕获，小 CFD软件FLUENT6.1作为解算器，根据唐山矿的 部分能从间隙中穿过或扩散到采煤机外侧进入风流 Tz194综采工作面特点和相关数据测定，进出口边 中；逆风割煤时下滚筒产尘由于受到连续相流场变 界类型分别设为velocity inlet和outflow,具体参数 化的影响，部分粉尘进入旋流区，向煤壁运动而被捕 设置按照现场实测数据设定10. 集，部分颗粒沿下风向运动并向各方向扩散， 按照以上模型及参数设定后，由FLUENT解 4结论 算，分别在前后滚筒处产生10个粒子，得到顺风割 煤和逆风割煤时粉尘运动轨迹如图2和图3所示， 通过对粉尘的运动规律分析，工作面防尘的重 点应该放在采煤机下风向10m以内靠近煤壁的一 sfHa0H不方坠 侧，即在粉尘刚刚产生未充分扩散之前采取措施进 行除尘·同时，割煤前充分预湿煤壁，捕获运动扩散 到煤壁的粉尘，也可以有效降低工作面的粉尘浓度 图2顺风割煤粉尘颗粒运动轨迹图 参考文献 Fig-2 Movement tracks of dust in downwind coal cutting [1]刘过兵，王进学.综放工作面综合防尘技术研究.华北矿业高 等专科学校学报，1999,1(1)：14 [2]van Wachem B G M.Almstedt A E.Methods for multiphase computational fluid dynamics.Chem Eng J.003,96(1/3):81 [3]Baxter LL,Smith P J.Turbulent dispersion of particles:the STP model.Energy Fuels.1993(7):852 [4]岑可法，樊建人·工程气固多项流动的理论及计算.杭州：浙 图3逆风割煤粉尘颗粒运动轨迹图 江大学出版社，1990：448 Fig-3 Movement tracks of dust in upwind coal cutting [5]徐文亮·干炮焦挡板除尘器除尘性能的数值模拟[学位论文] 由图2和图3的模拟结果，可以得出： 北京：北京科技大学，2005：31 [6]周华.气分离器内气液两相流的数值模拟[学位论文]上海： ()粉尘由割煤处产生，在割煤风流扰动的作 上海大学，2005：24 用下，采煤机下风向10m以内粉尘都比较集中，浓 [7]Jain S.Three-dimensional simulation of turbulent particle disper 度较大，随后由于粉尘的横向随机运动，部分粉尘 sion [Dissertation].Utah:University of Utah.1995:15 逐渐扩散到人行道一侧，煤壁一侧粉尘浓度很快降 [8]潘大勇，掘进巷道中粉尘分布规律的实验室研究和计算机模 低，因此应当在采煤机附近就采取除尘措施，有效 拟[学位论文]北京：北京科技大学，2000：19 [9]蒋仲安.湿式除尘机理的研究与应用[学位论文】，北京：中国 捕集大部分粉尘 矿业大学北京研究生部，1994：79 (2)由于工作面的风流影响，粉尘不能全部扩 [10]王福军，计算流体动力学分析。北京：清华大学出版社， 散到人行道一侧，较多的粉尘仍然是沿着煤壁附近 2004:196 的机道一侧运动，随着粉尘在湍流中不断运动、扩 [1l]韩占忠，王敬，兰小平.Fluent流体工程仿真计算实例与应 散、沉降，其中大部分粉尘落到煤壁和地面从而被捕 用.北京：北京理工大学出版社，2004：229 (下转第362页)
Rammler 分布［9］分布率为： R（ d）＝100exp（—0∙00619d 2∙15） （15） 3 数值模拟结果 本文使用 GAMBIT 建模并划分计算网格用 CFD 软件 FLUENT6∙1作为解算器根据唐山矿的 T2194综采工作面特点和相关数据测定进出口边 界类型分别设为 velocity inlet 和 outflow具体参数 设置按照现场实测数据设定［10—11］． 按照以上模型及参数设定后由 FLUENT 解 算分别在前后滚筒处产生10个粒子得到顺风割 煤和逆风割煤时粉尘运动轨迹如图2和图3所示． 图2 顺风割煤粉尘颗粒运动轨迹图 Fig．2 Movement tracks of dust in downwind coal cutting 图3 逆风割煤粉尘颗粒运动轨迹图 Fig．3 Movement tracks of dust in upwind coal cutting 由图2和图3的模拟结果可以得出： （1） 粉尘由割煤处产生在割煤风流扰动的作 用下采煤机下风向10m 以内粉尘都比较集中浓 度较大．随后由于粉尘的横向随机运动部分粉尘 逐渐扩散到人行道一侧煤壁一侧粉尘浓度很快降 低．因此应当在采煤机附近就采取除尘措施有效 捕集大部分粉尘． （2） 由于工作面的风流影响粉尘不能全部扩 散到人行道一侧较多的粉尘仍然是沿着煤壁附近 的机道一侧运动随着粉尘在湍流中不断运动、扩 散、沉降其中大部分粉尘落到煤壁和地面从而被捕 获．如果能在割煤前预湿煤壁把扩散到煤壁的粉尘 捕获将对工作面的除尘有很大的帮助． （3） 无论顺风割煤还是逆风割煤下滚筒产生 的粉尘的运动轨迹都出现变化：顺风割煤时大部分 粉尘从煤壁与采煤机间空隙通过而被煤壁捕获小 部分能从间隙中穿过或扩散到采煤机外侧进入风流 中；逆风割煤时下滚筒产尘由于受到连续相流场变 化的影响部分粉尘进入旋流区向煤壁运动而被捕 集部分颗粒沿下风向运动并向各方向扩散． 4 结论 通过对粉尘的运动规律分析工作面防尘的重 点应该放在采煤机下风向10m 以内靠近煤壁的一 侧即在粉尘刚刚产生未充分扩散之前采取措施进 行除尘．同时割煤前充分预湿煤壁捕获运动扩散 到煤壁的粉尘也可以有效降低工作面的粉尘浓度． 参 考 文 献 ［1］ 刘过兵王进学．综放工作面综合防尘技术研究．华北矿业高 等专科学校学报19991（1）：14 ［2］ van Wachem B G MAlmstedt A E．Methods for multiphase computational fluid dynamics．Chem Eng J200396（1／3）：81 ［3］ Baxter L LSmith P J．Turbulent dispersion of particles：the STP model．Energy Fuels1993（7）：852 ［4］ 岑可法樊建人．工程气固多项流动的理论及计算．杭州：浙 江大学出版社1990：448 ［5］ 徐文亮．干熄焦挡板除尘器除尘性能的数值模拟［学位论文］． 北京：北京科技大学2005：31 ［6］ 周华．气分离器内气液两相流的数值模拟［学位论文］．上海： 上海大学2005：24 ［7］ Jain S．Three-dimensional simulation of turbulent particle dispersion ［Dissertation］．Utah：University of Utah1995：15 ［8］ 潘大勇．掘进巷道中粉尘分布规律的实验室研究和计算机模 拟［学位论文］．北京：北京科技大学2000：19 ［9］ 蒋仲安．湿式除尘机理的研究与应用［学位论文］．北京：中国 矿业大学北京研究生部1994：79 ［10］ 王福军．计算流体动力学分析．北京：清华大学出版社 2004：196 ［11］ 韩占忠王敬兰小平．Fluent 流体工程仿真计算实例与应 用．北京：北京理工大学出版社2004：229 （下转第362页） 第4期 刘 毅等： 综采工作面粉尘运动规律的数值模拟 ·353·
.362. 北京科技大学学报 第29卷 [8]Ekevid T,Li Martin X D.Wiberg N E.Adaptive FEA of wave pavement loading-Math Comput Simul.2001,56(3):297 propagation induced by high-speed trains.Comput Struct.2001. [10]FLAC2D User's Guide.Minneapolis:Itasca Consulting Group 79(12):2693 Lnc,2001 [9]Lu S.Computer simulation and filed measurement of dynamic Numerical simulation of pavement quality affecting the stability of a retaining wall JIN Aibing,SUN Jinhai,WANG Jin'an The Key Laboratory for Metal Mine Efficient Exploitation Safety of Chinese Ministry of Education.University of Science and Technology Beijing. Beijing 100083.China ABSTRACI According to a reinforced earth retaining wall failure instance of No.104 National Road in Shan- dong Province of China,the effect of pavement quality on the stability of a retaining wall under automobile load- ing was analyzed by numerical simulation method on the basis of analyzing the interaction mechanism between pavement and retaining wall.The result shows that pavement strength can sensitively affect the whole stability and part deformation of the reinforced earth retaining wall.The lower the retaining wall,the more sensitive the effect is· KEY WORDS highway engineering:reinforced earth retaining wall;pavement structure layer;stability;nu- merical simulation (上接第353页) Numerical simulation of the dust movement rule in fully mechanized coal faces LIU Yi2),JIANG Zhong'an),CAI Wei),ZHOU Fengzeng,GUO Da,LIU Baodong) 1)Civil Environmental Engineering School.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China 2)National Institute for Occupational Safety,Beijing 100029,China 3)Kailuan(Group)Co.Ltd.,Tangshan 063018.China ABSTRACT A mathematical model of dust movement was derived from the gas"solid two phase flow theory. According to characteristics of the fullymechanized coal face in mines and related survey data,numerical simula- tion of the dust movement rule was made with CFD software FLUENT.The result shows that most of dust moves with wind,and little of dust disperses at random.Dust control in the work face should focus on the place within 10m under the coal mining machine near the coal wall,and wetting the coal face before coal cutting is al- so important for dedusting. KEY WORDS fully-mechanized coal face;dust;movement rule;gas"solid two phase flow numerical simula- tion
［8］ Ekevid TLi Martin X DWiberg N E．Adaptive FEA of wave propagation induced by high-speed trains．Comput Struct2001 79（12）：2693 ［9］ Lu S．Computer simulation and filed measurement of dynamic pavement loading．Math Comput Simul200156（3）：297 ［10］ FLAC2D User’s Guide．Minneapolis：Itasca Consulting Group Inc2001 Numerical simulation of pavement quality affecting the stability of a retaining wall JIN A ibingSUN JinhaiWA NG Jin’an The Key Laboratory for Metal Mine Efficient Exploitation ＆ Safety of Chinese Ministry of EducationUniversity of Science and Technology Beijing Beijing100083China ABSTRACT According to a reinforced earth retaining wall failure instance of No．104National Road in Shandong Province of Chinathe effect of pavement quality on the stability of a retaining wall under automobile loading was analyzed by numerical simulation method on the basis of analyzing the interaction mechanism between pavement and retaining wall．The result shows that pavement strength can sensitively affect the whole stability and part deformation of the reinforced earth retaining wall．The lower the retaining wallthe more sensitive the effect is． KEY WORDS highway engineering；reinforced earth retaining wall；pavement structure layer；stability；numerical simulation （上接第353页） Numerical simulation of the dust movement rule in fully-mechanized coal faces LIU Y i 12）JIA NG Zhong’an 1）CAI Wei 1）ZHOU Fengzeng 3）GUO Da 3）LIU Baodong 3） 1） Civil ＆ Environmental Engineering SchoolUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） National Institute for Occupational SafetyBeijing100029China 3） Kailuan （Group） Co．Ltd．Tangshan063018China ABSTRACT A mathematical model of dust movement was derived from the gas-solid two-phase flow theory． According to characteristics of the fully-mechanized coal face in mines and related survey datanumerical simulation of the dust movement rule was made with CFD software FLUENT．The result shows that most of dust moves with windand little of dust disperses at random．Dust control in the work face should focus on the place within10m under the coal mining machine near the coal walland wetting the coal face before coal cutting is also important for dedusting． KEY WORDS fully-mechanized coal face；dust；movement rule；gas-solid two-phase flow；numerical simulation ·362· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
