一种矿场采装作业粉尘逸散模拟方法及系统

本发明涉及矿场开采，具体为一种矿场采装作业粉尘逸散模拟方法及系统。

背景技术：

1、露天矿场在爆破、剥离、开采、装卸、运输和储存过程中容易产生大量的粉尘，粉尘在危害人体健康、损耗矿物材料的同时又将污染大气及生态环境。在矿场采装作业过程中粉尘逸散是一个严重且复杂的问题且，粉尘逸散受到多种因素的影响，如风速、粉尘颗粒大小、装载方式、物料性质等。

2、在矿场采装作业中，粉尘逸散对作业环境、工人健康和安全生产等方面都有不良的影响，已经存在一些技术和方法在解决粉尘逸散问题，但是现有的方法需要耗费大量时间和人力，而且只能获得局部范围内的数据，所以现需要提升和改进矿场采装作业粉尘逸散模拟方法，更好地了解粉尘逸散的规律和影响因素，提出更有效的防尘控制措施和方案，改善矿场的作业环境、保障工人健康和采矿安全。

技术实现思路

1、针对现有方法的不足以及实际应用的需求，为了实现矿场采装作业粉尘逸散的模拟和分析。现根据矿场采装过程中粉尘逸散的规律和主要影响因素，建立粉尘逸散的物理模型和数学模型，通过模拟软件得到不同条件下的粉尘逸散情况，进一步降低粉尘对环境的影响，改善矿场作业环境、保障工人健康、确保安全生产并提高矿场经济效益。一方面本发明提供了一种矿场采装作业粉尘逸散模拟方法，其方法包括如下步骤：获取矿场采装作业阶段的实际数据；根据所述实际数据确定粉尘逸散的影响因素，所述影响因素包括矿场的风速、粉尘的参数以及空气的湿度；依据所述实际数据评估所述矿场的风速、所述粉尘的参数以及所述空气的湿度对粉尘逸散的作用效果；通过所述影响因素、所述作用效果以及所述实际数据模拟矿场采装作业阶段的粉尘逸散情况。本发明依据矿场粉尘逸散的主要因素建立粉尘逸散模拟模型，以实现对矿场粉尘逸散的模拟和分析，可对矿场的粉尘逸散情况进行精准分析，提高矿场采装阶段的工作效率，进一步提高矿场开采的经济效益。

2、可选地，所述通过所述影响因素、所述作用效果以及所述实际数据模拟矿场采装作业阶段的粉尘逸散情况包括：依据所述矿场的风速、所述粉尘的参数、所述空气的湿度和所述作用效果建立所述粉尘逸散的影响模型；所述影响模型利用所述实际数据确定所述影响因素对粉尘逸散的影响力度；根据所述影响力度模拟所述矿场采装作业阶段的粉尘逸散情况。本发明通过粉尘逸散的影响因素、作用效果以及实际数据模拟矿场采装作业阶段粉尘的逸散情况，提高了模拟方法的准确度和真实性。

3、可选地，所述依据所述矿场的风速、所述粉尘的参数、所述空气的湿度和所述作用效果建立所述粉尘逸散的影响模型包括：建立所述矿场的风速对所述粉尘逸散的影响模型；所述矿场的风速对所述粉尘逸散的影响模型，满足如下公式：

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5、其中，ev表示矿场风速对粉尘逸散的影响力度，q表示单位时间内的产尘量，v1表示矿场的风速，v2表示粉尘的出射速度，α表示粉尘在水平方向的扩散系数，β表示粉尘在垂直方向的扩散系数，v为粉尘粒子的最终沉降速度。本发明通过矿场采装过程中粉尘的扩散数据和环境因素分析矿场风速对粉尘逸散的影响力度，提高了粉尘抑制方法的可行性。

6、可选地，所述依据所述矿场的风速、所述粉尘的参数、所述空气的湿度和所述作用效果建立所述粉尘逸散的影响模型包括：设定所述粉尘的参数包括粉尘的粘度、粉尘的表面张力以及粉尘的浓度；根据所述粉尘的粘度、所述粉尘的表面张力以及所述粉尘的浓度建立所述粉尘逸散的影响模型。本发明的粉尘参数还包含了粉尘的粘度、粉尘的表面张力和粉尘的浓度，通过粉尘自身的性质分析粉尘的逸散情况，保证了模拟结果的可靠性。

7、可选地，所述根据所述粉尘的粘度、所述粉尘的表面张力以及所述粉尘的浓度建立所述粉尘逸散的影响模型包括：建立所述粉尘的粘度对所述粉尘逸散的影响模型；所述粉尘的粘度对所述粉尘逸散的影响模型，满足如下公式：

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9、其中，es表示粉尘粘度对粉尘逸散的影响力度，μ表示粉尘之间的排斥系数，sd表示粉尘的粘度，表示粉尘的平均粒径，m表示粉尘的质量，g表示重力加速度。本发明考虑到粉尘之间的排斥力，粉尘自然降落的重力等因素对粉尘逸散的影响，为粉尘逸散的模拟结果提供有力的数据支撑。

10、可选地，所述根据所述粉尘的粘度、所述粉尘的表面张力以及所述粉尘的浓度建立所述粉尘逸散的影响模型包括：建立所述粉尘的表面张力对所述粉尘逸散的影响模型；所述粉尘的表面张力对所述粉尘逸散的影响模型，满足如下公式：

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12、其中，ef表示粉尘表面张力对粉尘逸散的影响力度,fd表示粉尘的表面张力，δf表示粉尘受到的惯性作用力，m表示粉尘的质量，表示粉尘的平均移动高度。本发明利用表面张力相关的实际数据，建立了粉尘逸散模型，进而加快了获得影响力度的速率，进一步加快了矿场的工作进度。

13、可选地，所述根据所述粉尘的粘度、所述粉尘的表面张力以及所述粉尘的浓度建立所述粉尘逸散的影响模型包括：建立所述粉尘的浓度对所述粉尘逸散的影响模型；所述粉尘的浓度对所述粉尘逸散的影响模型，满足如下公式：

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15、其中，ec表示粉尘浓度对粉尘逸散的影响力度，vm表示粉尘的质量流率，表示粉尘扩散的阻力系数，c表示粉尘浓度，ρ表示空气密度，v表示粉尘所占空气的体积。本发明通过影响模型获得各因素对粉尘逸散的影响力度，提供了更准确、全面以及高效的数据保障。

16、可选地，所述依据所述矿场的风速、所述粉尘的参数、所述空气的湿度和所述作用效果建立所述粉尘逸散的影响模型包括：建立所述空气的湿度对所述粉尘逸散的影响模型；所述空气的湿度对所述粉尘逸散的影响模型，满足如下公式：

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18、其中，er表示空气湿度对粉尘逸散的影响力度，f表示粉尘获得的初始力，v1表示粉尘的出射速度，v2表示粉尘在空气中的运动速度，t表示粉尘的运动时间，ω表示粉尘对水的吸附能力，r表示空气湿度。本发明所采用的数据模型和模拟方法进一步地保证粉尘逸散结果的准确性，提高矿场采装作业粉尘逸散模拟方法的适用性。

19、可选地，所述影响模型利用所述实际数据确定所述影响因素对粉尘逸散的影响力度包括：通过所述影响模型确定矿场风速对粉尘逸散的影响力度；通过所述影响模型确定粉尘粘度对粉尘逸散的影响力度；通过所述影响模型确定粉尘表面张力对粉尘逸散的影响力度；通过所述影响模型确定粉尘浓度对粉尘逸散的影响力度；通过所述影响模型确定空气湿度对粉尘逸散的影响力度。本发明根据粉尘逸散的影响力度和各因素的作用效果分析粉尘的逸散情况，有利于最大程度地降低矿场粉尘的逸散。

20、第二方面，为能够高效地执行本发明所提供的一种矿场采装作业粉尘逸散模拟方法，本发明还提供了一种矿场采装作业粉尘逸散模拟系统，系统包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如本发明第一方面所述的矿场采装作业粉尘逸散模拟方法。本发明的矿场采装作业粉尘逸散模拟系统，结构紧凑、性能稳定，能够稳定地执行本发明提供的矿场采装作业粉尘逸散模拟方法，提升本发明整体适用性和实际应用能力。