工業(yè)環(huán)境深凹露天采礦飏塵防治用風(fēng)障技術(shù)的研究.pdf

1、風(fēng)障技術(shù)研究是防風(fēng)抑塵研究的重要領(lǐng)域，對深凹露天采礦中產(chǎn)生的飚塵和污染物擴(kuò)散的防治具有重要意義，針對工業(yè)深凹礦坑內(nèi)作業(yè)飏塵影響環(huán)境空氣質(zhì)量問題，采用風(fēng)障技術(shù)進(jìn)行大尺度粉塵污染源控制研究。已有研究中缺乏深凹露天礦區(qū)動態(tài)開采過程對風(fēng)流狀態(tài)影響的探索，尤其是開采中自然風(fēng)對礦坑飚塵的影響程度還不夠明確。此外，目前采用風(fēng)障技術(shù)進(jìn)行露天礦區(qū)飏塵防治中，關(guān)于風(fēng)障結(jié)構(gòu)因素影響其庇護(hù)效應(yīng)的分析不完善，且風(fēng)障形式單一，并缺少將風(fēng)障用于露天礦飏塵防治的可參照

2、案例。
　　 針對以上問題，同時考慮到風(fēng)障技術(shù)用于大尺度空間控制實驗研究的困難性，本文采用數(shù)值方法開展了以下研究工作:
　　 (1)建立了適用于深凹露天礦風(fēng)場飏塵分析的數(shù)值計算模型。通過CFD軟件Fluent，采用“可實現(xiàn)”k-ε模型及UDF自定義函數(shù)編程設(shè)定邊界并對模型進(jìn)行可靠性驗證，通過對深凹地形風(fēng)場進(jìn)行計算，分析了深凹露天礦飏塵的誘因和礦區(qū)周圍風(fēng)場特性，指出礦坑內(nèi)風(fēng)速變化不同于指數(shù)律風(fēng)速分布。
　　 (2)

3、對動態(tài)開采下深凹露天礦開采空間風(fēng)流狀態(tài)進(jìn)行模擬試驗研究。該試驗研究了露天礦開采深度z、堆土形式及測定高度的來流風(fēng)速u1對礦坑開采空間周圍流場的影響。結(jié)果表明，自然風(fēng)在10m以下受到地形邊界影響，風(fēng)速減緩梯度與開采深度z呈負(fù)相關(guān)，堆土具有擋風(fēng)作用，使得其背風(fēng)面風(fēng)速迅速降低直至遠(yuǎn)離堆土后才恢復(fù)，并當(dāng)自然風(fēng)流入坑內(nèi)后，風(fēng)速降低梯度與測定高度風(fēng)速u1呈正相關(guān)，且u1越高越易出現(xiàn)反向風(fēng)。
　　 (3)對風(fēng)障結(jié)構(gòu)參數(shù)影響其庇護(hù)效果進(jìn)行了正交

4、模擬試驗分析。運用正交試驗原理對不同風(fēng)障高度、風(fēng)障傾角和風(fēng)障厚度的27組深凹露天礦飏塵用風(fēng)障模型進(jìn)行試驗，并選取風(fēng)障后相對平均風(fēng)速及風(fēng)障阻力作為考察指標(biāo)。結(jié)果表明，風(fēng)障結(jié)構(gòu)因素影響庇護(hù)效應(yīng)的重要程度依次是風(fēng)障厚度d，風(fēng)障傾角α和風(fēng)障高度h，得到優(yōu)化型風(fēng)障，同時指出在相同開孔率和高度下，直立風(fēng)障的庇護(hù)效果和風(fēng)障阻力與風(fēng)障厚度呈正相關(guān)。
　　 (4)在已建立的深凹露天礦區(qū)（含風(fēng)障）模型基礎(chǔ)上，模擬7種不同構(gòu)造形式的風(fēng)障，并分析風(fēng)障構(gòu)

5、造形式對露天礦區(qū)飏塵防治效果。分析得出與防風(fēng)墻（開孔率ε'=0）相比，風(fēng)障(ε'=40％)和防風(fēng)林(ε'=40％)后的負(fù)壓區(qū)更小，且易形成速度分層，更能有效降低風(fēng)障庇護(hù)區(qū)域內(nèi)風(fēng)速并更利于捕集礦坑內(nèi)逸散出的粉塵;明確了風(fēng)障在各高度下的庇護(hù)效果變化及防風(fēng)林對自然風(fēng)速的削弱趨勢，確定了同時使用風(fēng)障和防風(fēng)林的組合是深凹露天礦區(qū)飏塵防治的合理形式;
　　 (5)將所研究的風(fēng)障技術(shù)用于某深凹露天礦區(qū)飏塵控制工程和某凹形卸料槽揚塵控制工程。在

6、上述研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合風(fēng)障本身防風(fēng)特性，不僅可用于控制深凹露天礦飏塵，也可用于控制建筑工地及港口物料堆場等易受到環(huán)境自然風(fēng)影響導(dǎo)致大面積揚塵的場所。并根據(jù)高寒地區(qū)某礦區(qū)卸料槽中揚塵特點——控制區(qū)域集中，塵粒濃度大等，將上述研究方法拓展到卸料工地中揚塵控制，建立模型，探究其塵源結(jié)構(gòu)與風(fēng)障適用形式的匹配關(guān)系。
　　 本課題研究進(jìn)行的深凹地形風(fēng)流狀態(tài)變化分析，及針對該類地形飏塵的控制所做的風(fēng)障技術(shù)研究能為研究風(fēng)障庇護(hù)效果提供數(shù)據(jù)支持和