机掘工作面是煤矿井下主要产尘地点之一,也是煤尘瓦斯爆炸事故的多发地点,如何有效地控制机掘工作面粉尘扩散,防止工作面瓦斯局部集聚,已成为矿井掘进通风急需解决的问题。要解决好这一问题,必须对传统的掘进通风方式进行改进。为此,近年来有人提出了掘进工作面利用旋流通风方法来解决工作面粉尘和瓦斯问题,并就这一掘进通风新方法,在国内外开展了广泛的研究,取得了可喜的成果。但由于机掘工作面旋流通风风流运动复杂,目前国内外对这种通风方式尚缺乏系统的理论研究,尤其在国内,目前还处于尝试阶段。为了更好地推广应用这一新技术,本文针对机掘工作面旋流通风作用机理,借助流体力学、空气动力学,紊动射流理论及其它相关理论,采用模拟试验手段和计算机仿真技术,从旋流通风工作面风流流场结构,控尘机理及瓦斯运移规律等多方面对机掘工作面旋流通风进行了系统综合的研究:(1)理论分析附壁风筒旋转风幕的形成过程,阐述旋流通风控尘机理及吹散瓦斯作用机理;(2)建立机掘工作面旋流通风气流结构数学模型,利用计算流体力学软件Fluent对这种通风方式的流场进行数值模拟,得出最佳送风参数和吹吸比;(3)以呼吸性粉尘和瓦斯为代表,对旋流通风作用下工作面的粉尘和瓦斯运移规律进行了数值模拟,并与相同送风参数条件下的长压短抽通风方式进行了比较,得出旋流通风不仅能控制机掘工作面粉尘扩散,提高通风装置集尘效果,而且能吹散工作面顶板瓦斯,防止工作面瓦斯局部集聚,具有很好的应用前景;(4)通过模拟试验,进一步研究相关因素对旋流通风效果的影响,验证理论分析。