·718 北京科技大学学报 第36卷 表1计算模型参数设定 Table 1 Parameters setting for the calculation model 边界条件 参数设置 边界条件 参数设置 求解器 分离求解器 收敛标准 10-4 湍流模型 k一ε双方程模型 离散相模型 打开 移动坐标系 打开 喷射源类型 面喷射 滚简速度/(rad·sl) 2.0,2.5,3.0,3.5 离散相材质 低挥发度烟煤 溜子速度/(m·s) -1.1,-1.3,-1.5,-1.7 阻力特征 球形颗粒 入口边界类型 速度入口 粒径分布 R-R分布 入口速度1(ms) 0.8,1.1,1.4,1.7,2.0 最小粒径/μm 1.85 水力直径/m 3.0 最大粒径/μm 100 湍流强度/% 3.28 分布指数 1.93 出口边界类型 自由流出 喷射源质量流速/(kgs) 0.005 压力一速度耦合 SIMPLEC算法 湍流扩散模型 随机轨道模型 风速ms) 2.6 2.0 1.8 前滚筒位置 采煤机中部位置 后滚筒位置 采煤机下风侧位骨 12 横断面 横断面 横断面 横断面 1.0 0.6 0.2 呼吸带高度水平截面 图2综采工作面断面风速分布云图 Fig.2 Wind speed distribution nephogram of the section for fully mechanized working faces 2.2粉尘质量浓度分布规律 由图3可以看出：顺风割煤时，人行道粉尘质量 工作面平均风速设为1.3m·s-1,滚筒转速为 浓度在采煤机下风向3m(相当于后滚筒下风向8 3.0rads-1,溜子速度为1.3m·s时，顺风割煤和 m)处产生第一个峰值，在采煤机下风向15m处出 逆风割煤人行道呼吸带高度粉尘质量浓度沿程分布 现一个较大峰值.这主要是由于顺风割煤前滚筒割 如图3所示，图中横坐标原点为采煤机中部，横坐标 顶煤，煤块下落距离大，因而产尘量也大.逆风割煤 正方向为顺风向. 时，人行道粉尘质量浓度在采煤机中部出现一个峰 值，随后在采煤机下风向10m处达到最大值.这主 900 要是由于前滚筒割顶煤产生较大粉尘，在10m处与 750 ◆一源风割煤 逆风割煤 后滚筒产生的粉尘叠加，故粉尘质量浓度迅速增大 600 不论顺风还是逆风割煤，粉尘质量浓度在上升到最 450 大值后，在之后15m范围内又逐渐降低到200mg· 3 1四 m3以下，之后便维持在稳定状态.这主要是因为大 颗粒粉尘在重力作用下迅速沉降，而粒径较小的粉 20 4060 80 100 尘受风流的影响明显要大于重力的作用，故难以 距采煤机距离m 沉降 图3综采割煤粉尘质量浓度沿程分布 2.3不同风速对粉尘质量浓度分布的影响 Fig.3 Dust mass concentration distribution at the fully mechanized 以下均以逆风割煤为例进行数值模拟.滚筒转 working face 速为3.0ad·s1,溜子速度为1.3ms1,工作面风北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 表 1 计算模型参数设定 Table 1 Parameters setting for the calculation model 边界条件 参数设置 边界条件 参数设置 求解器 分离求解器 收敛标准 10 － 4 湍流模型 k--ε 双方程模型 离散相模型 打开 移动坐标系 打开 喷射源类型 面喷射 滚筒速度/( rad·s － 1 ) 2. 0，2. 5，3. 0，3. 5 离散相材质 低挥发度烟煤 溜子速度/( m·s － 1 ) － 1. 1，－ 1. 3，－ 1. 5，－ 1. 7 阻力特征 球形颗粒 入口边界类型 速度入口 粒径分布 Ｒ--Ｒ 分布 入口速度/( m·s － 1 ) 0. 8，1. 1，1. 4，1. 7，2. 0 最小粒径/μm 1. 85 水力直径/m 3. 0 最大粒径/μm 100 湍流强度/% 3. 28 分布指数 1. 93 出口边界类型 自由流出 喷射源质量流速/( kg·s － 1 ) 0. 005 压力--速度耦合 SIMPLEC 算法 湍流扩散模型 随机轨道模型 图 2 综采工作面断面风速分布云图 Fig． 2 Wind speed distribution nephogram of the section for fully mechanized working faces 2. 2 粉尘质量浓度分布规律 工作面平均风速设为 1. 3 m·s － 1 ，滚筒转速为 3. 0 rad·s － 1 ，溜子速度为 1. 3 m·s － 1 时，顺风割煤和 逆风割煤人行道呼吸带高度粉尘质量浓度沿程分布 如图 3 所示，图中横坐标原点为采煤机中部，横坐标 正方向为顺风向． 图 3 综采割煤粉尘质量浓度沿程分布 Fig． 3 Dust mass concentration distribution at the fully mechanized working face 由图 3 可以看出: 顺风割煤时，人行道粉尘质量 浓度在采煤机下风向 3 m ( 相当于后滚筒下风向 8 m) 处产生第一个峰值，在采煤机下风向 15 m 处出 现一个较大峰值． 这主要是由于顺风割煤前滚筒割 顶煤，煤块下落距离大，因而产尘量也大． 逆风割煤 时，人行道粉尘质量浓度在采煤机中部出现一个峰 值，随后在采煤机下风向 10 m 处达到最大值． 这主 要是由于前滚筒割顶煤产生较大粉尘，在 10 m 处与 后滚筒产生的粉尘叠加，故粉尘质量浓度迅速增大． 不论顺风还是逆风割煤，粉尘质量浓度在上升到最 大值后，在之后 15 m 范围内又逐渐降低到 200 mg· m － 3 以下，之后便维持在稳定状态． 这主要是因为大 颗粒粉尘在重力作用下迅速沉降，而粒径较小的粉 尘受风流的影响明显要大于重力的作用，故难以 沉降． 2. 3 不同风速对粉尘质量浓度分布的影响 以下均以逆风割煤为例进行数值模拟． 滚筒转 速为 3. 0 rad·s － 1 ，溜子速度为 1. 3 m·s － 1 ，工作面风 ·718·