摘要：针对煤矿回风巷大量低浓度瓦斯排入大气层,造成资源浪费及环境污染现状,设计及制造了低浓度瓦斯富集涡流塔,并进行了离析态和非离析态试验,同时采用数值模拟与物理试验结果进行对比。结果表明：离析态时涡流塔内稳定瓦斯体积分数从下至中（上）逐渐升高（从0.50%增至0.70%）,表明弱涡流场离析状态下瓦斯富集效果较为明显;非离析态时涡流塔中（上）部瓦斯体积分数增幅不明显（从0.50%增至0.55%）;两种状态下涡流塔底部瓦斯体积分数均是先升高后逐渐降低至稳定（〈0.50%）;离析态涡流塔上（中）部的瓦斯体积分数稳定时间比非离析态时长,底部瓦斯体积分数稳定时间基本一致;弱涡流场下叶片转速对瓦斯体积分数稳定所需时间影响较大,而对最终瓦斯体积分数高低影响不明显;最后,利用改进的Richardson数阐述了混合气体的速度及瓦斯层厚度等对涡流场强弱控制作用,解释了弱涡流场下离析态低浓度瓦斯富集特征明显,非离析态瓦斯富集效果差的原因。

关键词：矿井回风流 低浓度瓦斯 涡流场 富集 

单位：河南理工大学能源科学与工程学院; 河南焦作454003; 煤炭安全生产河南省协同创新中心; 河南焦作454003; 东北大学资源与土木工程学院; 辽宁沈阳110819