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摘要
随着煤矿机械化水平的不断提高，随之而来的粉尘污染问题日益严峻，对矿工职业健康和矿井安全生产构成了严重威胁。为此，本研究提出了一种模块化、轻量化的风幕生成器，形成了综掘面模块化分风控尘技术，并采用理论分析、数值模拟与现场实验相结合的方法，对综掘面风流-粉尘-瓦斯耦合扩散规律进行了模拟研究，得到了轴向压风口距迎头距离对粉尘和瓦斯扩散的影响规律。模拟结果表明：不同压风口距离对风流场结构及粉尘扩散结果影响较大，在距离小于12m时风流未形成螺旋风直接流向迎头，对粉尘控制效果弱，呼吸道高度粉尘浓度较高；在距离为12～18m时巷道内逐渐形成螺旋状风流，在距迎头5～8m形成了方向指向前方的控尘风幕，呼吸道高度粉尘浓度在距离迎头6m后方区域低于20mg/m3，而此时巷道中部出现“漏尘”现象，浓度接近0mg/m3的粉尘扩散距离增加。不同压风口距离下巷道瓦斯浓度基本保持在安全水平内，但当距离为7m及15m时，巷道内部分区域瓦斯浓度升高至0.81%以上。经现场验证，模拟结果相对误差最高为11.09%，通过相似模拟实验，发现应用模块化分风技术后，粉尘扩散距离显著降低，高浓度粉尘区被控制在距迎头6.24m范围内，与模拟结果相比相对误差低于7.37%，为高瓦斯环境中的综掘面粉尘和瓦斯防治工作提供新的理论方法和技术支撑。
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