回采工作面内风筒均匀供冷原理及工艺

为了防止采取降温措施后回采工作面内产生上下冷热分布不均问题(进出风口温差过大),提出回采工作面内风筒均匀供冷方式,即在工作面进风巷道内安设风机和降温系统末端散冷设备(空冷器或蒸发器),其后接一定长度的风筒,风筒上根据工作面长度等距开设出风口,在工作面内利用风筒及所开设的出风口均匀输送冷风.以此为基础,阐述了风筒均匀供冷基本原理和形式,并以某工作面为例对具体操作工艺进行了分析.可以缓解采取降温措施后工作面冷热分布不均的问题,又能够尽最大程度的不影响工作面正常生产,比较符合现场工程实际.     

采煤工作面降温冷负荷与风流组织特性

为提高采煤工作面降温冷负荷计算的现场适用性,以焓差为基础,采用黑箱法提出了冷负荷计算的估测法。该冷负荷由基本冷负荷和增加冷负荷组成:基本冷负荷主要考虑工作面夏季最热时期出风流与降温控制目标温度下出风流的焓差;增加冷负荷为采取降温措施前后相对热源增加的散热量。以上述估算结果为参考,对在工作面进风巷道采取混风降温模式下风流热湿处理过程及气流组织特性进行了理论分析(i-d图)和数值模拟(Fluent)。结果表明:混风降温过程包括降温、混合与升温3个阶段;降温过程最为关键,主要取决于系统的产冷量和末端散冷设备传热性能,对后续两过程影响大;混合过程中温度变化剧烈(18℃~20℃升温至24℃~25℃,30℃~31℃降温至25℃~26℃),风速衰减变化快(15~17 m/s衰减至1~2 m/s),风流速度场与温度场呈负相关性(风速越高,风温越低),混合过程持续长度可控制在不大于10 m(3~6 m)巷道范围内;升温过程不宜持续过长,在不影响生产前提下有效缩短升温过程,可最大程度消除(带走)工作面热量。现阶段的矿井降温工作应根据现场具体条件科学决策,坚持降温系统和设计参数的优化,最大程度解决矿井高温热害问题。     

永川煤矿通风系统优化的降温效果分析

为了从通风系统优化的角度来分析高温矿井采煤工作面的降温效果,从而论证增风降温的可行性,采用FLUENT软件数值模拟和风温预测程序预测2种方法,分析了永川煤矿采煤工作面低风速状态下(2.6 m/s)和极限风速状态下(4.0 m/s)工作面的风流温度变化情况,得出在风量较小、风速较低(3 m/s)的情况下,增加风量对改善工作面的气候条件有明显的效果;当风速在3.1~3.8 m/s之间时风量已经接近限值,增风降温的空间不大。此时增加风量对风流温度的影响基本上可以忽略,只能通过机械制冷降温的方式解决工作面的高温热害问题。     

砂土导热特性及表观热导率预测关联式模型

以细观尺度假设条件下砂土多孔/颗粒介质周期性单元结构为几何模型,采用COMSOL Multiphysics软件开展针对不同孔隙率和饱和度、不同边界条件下,固-液-气三相砂土稳态热传导过程有限元数值实验。研究结果表明,砂土热导率随孔隙率的增加而降低,随饱和度的增加而增加,变化速率均逐渐减小;相同孔隙率和饱和度工况下方形单元结构采用恒壁温+绝热+第3类边界条件的组合方式时,热导率反向计算结果最优;基于数值实验结果建立的砂土热导率与孔隙率、饱和度之间的指数、幂律函数关系式计算获得的热导率在低、高饱和度区与实验回归模型预测结果吻合度较高;与理论和试验研究相比,数值模拟/实验可以有效表征孔隙/颗粒尺度砂土导热特性,进而以土壤物理参数为基础建立具有较高精度的砂土表观热导率预测关联式模型。     

赵楼矿井局部热害现象分析

针对赵楼矿井1302首采工作面两顺槽掘进巷道出现的高温热害现象,进行了实地调查,分析其产生的原因,并提出相应防治措施,为相关矿井热害防治提供了经验。     

掘进工作面降温参数拟合分析

为了掌握矿井掘进工作面降温参数变化规律,更好的指导现场实施与应用,以存在高温热害现象的长距离掘进巷道(掘进巷道长度1 000 m)为研究对象,现场实际测定矿井降温系统运行后部分测点风流温度,拟合分析得到了部分参数之间较准确的定量关系。拟合结果表明:赵楼煤矿掘进工作面迎头温度与风筒出口风流温度(干、湿球温度)近似呈线性关系;与空冷器后处理风流温度(干球温度,相对湿度近似为100%)在一定范围内近似呈二次抛物线关系。此外,掘进工作面附近干湿球温度差值较大,最大可达5~7 ℃。风流在回头过程中热湿交换严重,很容易形成放大的回头增热、增湿现象。     

多目标决策法在赵楼矿降温系统优选中的应用

在确立矿井制冷降温系统优选评价指标及其权重的基础上,详细介绍了多目标决策法的理论基础及应用原理。以赵楼煤矿为例,利用多目标决策法对各种矿井降温系统进行了优选,结果表明:井下集中式冷水降温系统适合于赵楼煤矿具体条件,可以较好地解决矿井采掘工作面的高温热害问题。应用该方法能够客观公正地确定出最优方案,从而加快设计速度,避免决策失误。     

赵楼煤矿原始岩温测定

利用掘进工作面迎头浅钻孔与工作面顺槽探放水长钻孔对赵楼煤矿一采区原始岩温进行测定.结果表明:赵楼煤矿一采区-900m水平煤体原始温度约为43±0.1℃;掘进工作面迎头新暴露区域1～1.5m左右浅钻孔可以测得原始岩温;利用探放水长钻孔测温时钻孔流水应尽量少;测温深度应超出巷道调热圈深度;否则测温结果准确度不够.     

我国煤矿高温热害防治需求调查分析

采用调查问卷,通过线上和线下2种模式对目前我国煤矿高温热害防治需求进行了调查。结果表明:高温热害防治需求矿井多为年产量100~500万t之间、采深在800 m以下、采掘工作面最高温度不低于30℃的国有重点煤矿;重点分布在河南、山东、安徽、江苏等省;高温矿井采取的机械降温系统主要有局部移动式降温系统、地面集中降温系统、井下集中降温系统、制冰降温系统;矿井高温热害防治主要存在缺乏资金、降温效果不理想、能耗高、系统安装复杂和系统稳定性差5个方面的问题。在煤炭工业的严峻形势下,矿井高温热害防治应避免急功近利,在宏观、微观上都要摆正安全与生产的关系,形成我们国家自己的方法和理论、技术装备体系,加强推广新技术、新工艺,推陈出新,走出自己的风格。     

矿井空气吸热能力分析与应用

综合考虑空气温度、湿度与焓等参数,提出以矿井空气吸热能力来衡量矿井工作热环境,当矿井空气绝对吸热能力为负值或相对吸热能力超过100%时,可认定此时的工作热环境超出了有关规定,有必要采取降温措施。以山东省济宁二号煤矿为例,对其井下冬夏两季空气吸热能力进行了测定与分析,结果表明：矿井空气吸热能力与一般空气热力参数如温度、湿度等变化趋势相反。在进风及用风区段,吸热能力逐渐下降,至回采工作面出口处最低,甚至出现负值。