[发明专利]煤矿综掘面风筒出风口参数变化下的粉尘浓度预测方法

摘要

本发明公开了一种煤矿综掘面风筒出风口参数变化下的粉尘浓度预测方法，包括步骤一、建立综掘面粉尘场有限元模型；步骤二、采用Fluent软件对步骤一中建立的模型进行数值模拟分析；步骤三、获取粉尘浓度实测值；步骤四、验证建立的模型方案可行；步骤五、绘制巷道粉尘浓度表；步骤六、获取粉尘浓度值；步骤七、获得预测方程式(1)；步骤八、获得预测方程式(2)；步骤九、获得预测方程式(3)；步骤十、获得预测方程式(4)。本发明利用FLUENT软件获取关联数据；利用多元线性回归分析方法建立预测模型。利用该方法能够对煤矿综掘面的粉尘浓度进行定量化预测，为综掘面实现综掘面安全、高效、绿色通风提供可靠准确的依据。

主权项

1.一种煤矿综掘面风筒出风口参数变化下的粉尘浓度预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据煤矿综掘面现场工作情况，采用Creo2.0软件建立综掘面几何模型，并对所建立的综掘面几何模型中的综掘机几何模型进行简化，然后采用四面体网格类型对计算域划分非结构网格，壁面划分边界层网格，建立综掘面粉尘场有限元模型；步骤二、采用Fluent软件对步骤一中所建立的综掘面粉尘场有限元模型进行数值模拟分析，获取步骤一中所建立的综掘面粉尘场有限元模型风筒出风口距掘进端头8m时的综掘面回风侧呼吸带高度沿程的粉尘浓度模拟值；步骤三、利用测尘仪对煤矿综掘面风筒出风口距掘进端头8m时的综掘面回风侧呼吸带高度沿程的粉尘浓度分布进行测量，获取综掘面回风侧呼吸带高沿程的粉尘浓度实测值；步骤四、将步骤二中获取的综掘面回风侧呼吸带高度沿程的粉尘浓度模拟值与步骤三中获取的综掘面回风侧呼吸带高度沿程的粉尘浓度实测值进行比较，并分别绘制回风侧呼吸带高度沿程粉尘浓度模拟值与距离巷道端头距离的坐标曲线和绘制回风侧呼吸带高度沿程粉尘浓度实测值与距离巷道端头距离的坐标曲线，如果粉尘浓度模拟值坐标曲线与粉尘浓度实测值坐标曲线结果趋势一致，则证实步骤一中建立的综掘面有限元模型方案可行；步骤五、通过Fluent软件对综掘面风筒出风口单参数变化下粉尘浓度分布规律进行模拟计算，获取不同风筒出风口直径下呼吸带高度巷道端头处的粉尘浓度值、司机活动范围内的粉尘浓度值和回流侧沿程的粉尘浓度值，并绘制不同风筒出风口直径的巷道粉尘浓度表；获取风筒出风口不同水平角度条件下呼吸带高度巷道端头处的粉尘浓度值、司机活动范围内的粉尘浓度值和回流侧沿程的粉尘浓度值，并绘制风筒出风口不同水平角度条件下的巷道粉尘浓度表；获取风筒出风口不同垂直角度条件下呼吸带高度巷道端头处的粉尘浓度值、司机活动范围内的粉尘浓度值和回流侧沿程的粉尘浓度值，并绘制风筒出风口不同垂直角度条件下的巷道粉尘浓度表；步骤六、根据步骤五中的不同风筒出风口直径的巷道粉尘浓度表、风筒出风口不同水平角度条件的巷道粉尘浓度表和风筒出风口不同垂直角度条件下的巷道粉尘浓度表，分析并制定多个风筒出风口参数综合变化模拟方案；然后通过Fluent软件对所制定的多个风筒出风口参数综合变化模拟方案进行模拟计算，获取各个方案呼吸带高度的巷道端头处的粉尘浓度值、司机活动范围内的粉尘浓度值和回流侧沿程的粉尘浓度值；步骤七、利用Matlab软件对步骤六中多个风筒出风口参数综合变化模拟方案中综掘面风筒出风口距掘进端头5m时，呼吸带高度的司机活动范围内的粉尘浓度值数据进行回归分析，获得风筒出风口直径、水平偏转角度、垂直偏转角度对司机处粉尘浓度的预测方程式(1)，所述预测方程式(1)为：预测方程式(1)中：为综掘面风筒出风口距掘进端头5m时呼吸带高度司机活动范围内的粉尘浓度预测值，x₁为风筒出风口直径，x₂为风筒出风口水平偏转角度，x₃为风筒出风口垂直偏转角度；步骤八、利用Matlab软件对步骤六中多个风筒出风口参数综合变化模拟方案中综掘面风筒出风口距掘进端头5m时，呼吸带高度巷道端头处的粉尘浓度值数据进行回归分析，获得风筒出风口直径、水平偏转角度、垂直偏转角度对巷道端头处粉尘浓度的预测方程式(2)，所述预测方程式(2)为：预测方程式(2)中：为综掘面风筒出风口距掘进端头5m时呼吸带高度巷道端头处的粉尘浓度预测值，x₁为风筒出风口直径；步骤九、利用Matlab软件对步骤六中多个风筒出风口参数综合变化模拟方案中综掘面风筒出风口距掘进端头10m时，呼吸带高度司机活动范围内的粉尘浓度值数据进行回归分析，获得风筒出风口直径、水平偏转角度、垂直偏转角度对司机处粉尘浓度的预测方程式(3)：所述预测方程式(3)为：预测方程式(3)中：为综掘面风筒出风口距掘进端头10m时呼吸带高度司机活动范围内的粉尘浓度预测值，x₁为风筒出风口直径；步骤十、利用Matlab软件对步骤六中多个风筒出风口参数综合变化模拟方案中综掘面风筒出风口距掘进端头10m时，呼吸带高度巷道端头处的粉尘浓度值数据进行回归分析，获得风筒出风口直径、水平偏转角度、垂直偏转角度对巷道端头处粉尘浓度的预测方程式(4)，所述预测方程式(4)为：预测方程式(4)中：为综掘面风筒出风口距掘进端头10m时呼吸带高度巷道端头处的粉尘浓度预测值，x₁为风筒出风口直径。