露天矿运输扬尘耦合机理及其演变规律研究

With the deepen development of mechanization automation level, the production technology of open-pit mine has been continuously improved, and the production scale has been gradually increased。A large number of dust has been bring, and the dust of the automobile transportation is particularly serious. High concentration of dust has polluted the environment ，and leaded to d safety accidents, and reduce the production efficiency of open-pit mine. The health of the workers and the Surrounding residents has been more serious harmed at the same time. The mechanism of dust transportation in open-pit mine will be researched in this project focuses on. The mining area conditions and road condition and vehicle condition of open-pit mine as the influence factors will be analyzed. The variation change of the concentration of dust transport will be deeply analyzed through the experiment method to change the state of various influence factors. The mathematical model of the transportation dust will be explored between the factors and the transport using dynamics, fluid mechanics and other related knowledge. The dust migration law will be studied. The credibility and reliability of dust concentration - multi-factors model will be validated by Bias. Based on the establishment of the constraint equation of the parameters in the model, the coupling degrees of freedom are analyzed. The evolution of open-pit mine transportation dust will be further analyzedl. These will support to take measures to control transportation dust concentration. The mining area environment and production efficiency will be improved. The health of the people will be ensured.

随着机械化自动化水平深入开展，矿山生产技术不断提高，生产规模逐渐加大，同时产生了大量粉尘，而汽车运输扬尘尤为严重。高浓度粉尘造成了矿山环境污染，引发安全生产事故，降低生产效率，更危害矿山职工和周边居民的身体健康。本项目主要针对矿山运输扬尘产生的机理进行研究，从粉尘性质、矿区条件、路面状态、车辆状态、气候因素等方面分析影响矿山运输扬尘的耦合因素；结合矿山运输实际状态，通过实验改变各影响因素状态，分析对运输扬尘浓度的变化规律；深入探索运输扬尘与多影响因素之间的数学模型，运用动力学、流体力学等相关知识对其进行数值模拟，研究运输扬尘过程中粉尘运移规律；应用贝叶斯分析对扬尘浓度素-多因模型的可信度和可靠性进行验证。通过对该模型中相关参数进行节点约束方程的建立，分析耦合自由度，进一步研究露天矿运输扬尘的演变规律。对采取措施控制汽车运输扬尘浓度提供理论支持，进而改进矿区环境，提高生产效率，保障人体健康。

露天矿山地面运输是矿山运输中的重要环节，运输路面环境的好坏极大的影响着周边作业人员的健康与安全，当前我国大部分露天矿山地面扬尘污染危害严重，大大超过国家标准，同时也影响着运输设备的使用寿命和日常维护。.本文通过分析露天矿运输扬尘影响因素，确定选取运输行车速度、风速和地面粉尘负荷为主要影响因素，运用Gambit建立运输汽车模型并设置边界条件，借助Fluent软件进行数值模拟计算，得到露天矿运输地面扬尘浓度和车速、粉尘负荷的数值模型，基于数值模型和研究结论进行实测，并提出相应的扬尘防控措施。本文主要研究内容如下：.（1）总结近年来国内外露天矿山运输扬尘研究现状，在运输扬尘影响因素、扬尘机理、数值模型及抑尘防尘措施等研究的基础上，分析不足，提出相应的解决方案。.（2）分析扬尘影响因素，根据主客观两个大类进行分类，并选取运输汽车行驶速度和路面粉尘负荷两个主要客观因素进行数值模拟。.（3）观察了汽车行驶过程外流场分布情况，分析在剪切气流、诱导气流等作用下汽车周围的湍流变化情况。.（4）分析粉尘扬起主要受力，利用颗粒随机离散相模型进行数值模拟，研究不同行驶车速对扬尘质量浓度的影响，拟合相应的扩散模型；研究不同路面粉尘负荷对扬尘质量浓度的影响，并进行分析。.（5）以北京威克冶金有限责任公司露天铁矿运输实际情况进行了实测，比对模拟和实测数据，证明模型的有效性，为矿山运输道路的防尘抑尘降尘提供依据。.（6）基于以上研究，从防尘、降尘、抑尘方面对露天矿山运输道路扬尘原理进行分析，提出三种防治方式，一是加强运输管理抑尘，二是采取洒水抑尘，三是化学抑尘剂抑尘。.通过本文研究揭示了运输扬尘与车速及粉尘负荷的关系，在一定程度上能指导不同条件露天矿山防尘抑尘提供了参考，对保护作业人员健康安全和设备的高效运行有着一定的意义。