矿业安全与环保

作者：刘云秋, 聂文, 刘强, 彭慧天, 张浩男, 刘新鹏, 华贇

关键词：掘锚工作面, 粉尘污染, 涡流控尘, 数值模拟, 风幕隔尘, 气固两相流, 职业健康

针对煤矿掘锚工作面截割过程中产生的高浓度粉尘扩散至整个巷道、严重威胁矿工职业健康的问题，系统研究了压抽通风系统条件下巷道内涡流场对粉尘运移的调控机制，并优化了关键通风参数以提升控尘效果。以大柳塔煤矿52608掘锚工作面为研究对象，采用欧拉-拉格朗日框架构建风流-粉尘耦合的数学模型，通过数值模拟揭示不同抽风量、压风筒与端头不同距离条件下的风流结构及粉尘空间分布特征。研究结果表明：压风出口射流撞击挡板后形成隔尘风幕，并在掘锚机附近诱发多尺度涡流结构，涡流场通过卷吸、阻隔和沉降机制共同作用抑制粉尘扩散；当抽风量Qp < 300 m3/min时，巷道后方形成螺旋风流场，有效控制粉尘向后迁移；当Qp≥300 m3/min时，射流卷吸作用增强，在掘锚机后方形成大范围回流区，导致粉尘局部积聚；随着Qp从200 m3/min增至400 m3/min，巷道平均粉尘质量浓度从393.5 mg/m3增至1 224.9 mg/m3，呼吸带粉尘质量浓度从40.13 mg/m3增至43.65 mg/m3；而在固定Qp为200 m3/min条件下，当压风筒距端头5 m增至15 m时，巷道平均粉尘质量浓度由567.7 mg/m3降至368.7 mg/m3，降尘效果显著提升。综合比较得出最优参数组合：Qp为200 m3/min、压风筒与端头距离Lp为15 m，此时巷道整体粉尘浓度最低，控尘效果最佳。现场实测数据与模拟结果吻合较好，研究成果为掘锚工作面通风除尘系统的参数优化提供了理论支撑。

来源：2026年第2期

《矿业安全与环保》期刊编辑部

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