矸石膠結充填二級攪拌機優化設計及仿真分析

王 壯，尉炳夫，劉鋒珍

(1.山東科技大學 機械電子工程學院，山東 青島 266590；2.紹興市越城鑄造有限公司，浙江 紹興 312000；3.山東科技大學 資源學院，山東 泰安 271019)

矸石膠結充填采煤法是一種綠色開采方法[1，2]，采用矸石作為骨料，灰漿作為膠結料，在井下混合漫灌待充填巷道，凝固后支撐頂板，具有充填量大、充填體強度高等優點[3]。連采連充采煤技術是指在工作面上劃分出若干支巷，通過連續采煤機或綜掘機開采煤層，利用充填系統填充空巷，實現“采—運—充”一體化、采、充并行的現代化采煤技術[4]，具有長壁布局、短壁開采的特點[5]。

攪拌模塊是充填系統的核心部分，攪拌機的性能直接影響著充填質量[6]。國內學者針對攪拌機的優化做了研究。劉柳[7]等人運用歐拉-歐拉模型和SSTk-ω湍流模型對攪拌機氣液兩相流進行數值模擬，得出了最優工況，縮短了混勻時間。曹小爽[8]等人使用Fluent軟件對罐內流場進行仿真，通過安裝帶孔擋板幫助消除攪拌機的漩渦現象。高威[9]等人運用計算流體力學方法，考察了攪拌速率、液體粘度等對攪拌機內氣液兩相流流場的影響。許雯婧[10]等人通過采用錨框式槳葉結合三層四折葉渦輪槳的優化組合，改善了攪拌機循環流場。周勇軍[11]等人發現安裝角度為90°時，斜葉槳對軸向流的促進作用最明顯，攪拌效果最好。劉鐘鳴[12]通過改變攪拌轉速、槳葉層間距、攪拌器離底高度等參數完成了固定床框式攪拌機的優化設計。王自強[13]設計了一種雙吸渦輪槳式攪拌機，并對攪拌器、支腿的結構進行改進，在流體均勻性與功耗方面有所提升。……