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爆破烟尘是矿山生产中所面临的主要危害之一,开采独头巷道爆破掘进产生的烟尘,其危害往往高于一般工作地点和生活场所粉尘的危害。因此,开展独头巷道风流场分析及烟尘排除研究,对于保障矿山工作人员的身心健康具有重要现实意义。本文依托“深部开采通风系统仿真模拟及优化”科研课题,综合运用理论分析和数值模拟方法,采用几何建模软件GAMBIT和计算流体动力学软件FLUENT,针对凡口铅锌矿独头巷道爆破掘进所面临的问题开展研究,主要研究内容及所取得的成果如下：(1)根据独头巷道空间流体的特性,做出合理假设,得到了流场主控制方程。分别建立了压入式、抽出式和混合式通风风流场的三维分析数值模型,以此为基础,得到了独头巷道压入式、抽出式和混合式通风流场的风速分布,揭示了独头巷道风流流场的分区,验证了选择混合式通风的合理性。(2)结合矿井通风系统立体网络图等资料和数值模拟分析的要求,对独头巷道范围内的其他附属建筑进行省略或作简化处理,确定通风优化模型的模拟区域。在此基础上,采用几何建模软件GAMBIT建立了独头巷道的三维几何模型,并对模型进行网格划分等处理后,导入FLUENT中设置相关参数并进行运算,形成独头巷道通风优化数值模型。(3)运用正交试验设计方法,开展独头巷道局部通风效果影响因素分析及通风方案优化,设计了两组正交试验,每组试验有9个方案。研究获得了各因素对通风效果的影响规律、程度大小以及各因素的最优参数组合,确定了一个相对较优通风方案。(4)运用所建立的通风优化模型及FLUENT软件开展独头巷道掘进通风数值模拟优化研究,揭示了计算区域的烟尘平均浓度及特定方向的烟尘分布、爆破后烟尘在巷道空间的最大浓度随时问变化规律,以及各因素的影响程度。在此基础上,确定另一个通风排尘相对优化方案。然后将这个方案与用正交试验获得的较优方案进行对比分析,确定最终的优化方案。