基于FLUENT的掘进作业面通风降温数值模拟研究

掘进作业面是矿山开采的主要工作面之一,研究高温矿井掘进作业面通风降温,可为井下深部开采通风系统的设计提出理论依据。根据空气动力学、流体力学和传热学等理论,利用FLUENT软件,在不同送风风速下对巷道内的温度场的分布进行数值模拟研究。结果表明,送风风速是影响巷道内温度场分布的重要因素之一,巷道围岩温度为35℃,在入口风温为20℃,风速为6 m/s,模拟得到掘进迎头处的温度在26℃左右,在距离掘进2 m的区域内的温度都在28℃以下,基本满足安全规程要求,当风速增加到10 m/s时,可更有效的带走迎头岩壁的热量,通风降温效果越好。     

某金属矿山掘进巷道局部降温模拟

针对某金属矿山井下深部独头作业面高温热害问题,以巷道实际的开拓设计建立几何模型,利用FLUENT软件模拟巷道内的温度场变化。模拟巷道采用压入式降温通风系统,通过改变模型中风筒送风风速和温度,探究通风降温参数与巷道温度的相互关系。并在现场进行试验,验证通风降温机组实际运行的效果。结果表明:送风距离一定时,如果风筒送风风速越高,则掘进巷道内环境温度越低,降温效果就越好;若采深较大且存在热涌水等放热量较大的局部热源,送风距离的增大会使风筒送入的冷风温度快速攀升;风筒选用可伸缩性材料,送风距离可调控,有利于在更低的经济成本下改善掘进面热环境。模拟和现场检测具有较好的一致性。     

局部降温系统在深井掘进中的应用

针对热害矿井井下热环境参数和煤岩温度,分析了矿井热害形成原因。根据矿井具体条件提出了适合济宁三号煤矿的掘进工作面热害治理方案。利用局部降温系统制取低温冷水,降低风流温度,介绍了系统工作原理、布置流程及其运行情况,并对深井降温效果进行了分析。结果表明,掘进迎头温度降低5～7℃,掘进巷道最高温度控制在30℃。局部降温系统可以有效缓解局部地点热害状况,改善井下作业环境。     

金属矿井深部开拓空调通风降温的研究

由于有色金属矿井深部开拓巷道掘进及采掘工作面均面临着高温热害、工作环境较差、员工劳动效率低等问题,本课题对云锡卡房1600平台深部开拓掘进巷道的高温热害问题进行了大量研究,提出了行之有效的空调降温方案并实施完成。使矿井深部环境温度从原来的38℃以上降低至现在的28℃以下,降温效果显著。本课题的研究对同类有色金属矿井深部开拓空调通风降温具有借鉴意义。     

掘进巷道不同高宽比对风流传热影响的研究

掘进巷道在地下矿山开采过程中尤为常见,由于掘进过程中无法及时形成完整的通风网络,致使掘进巷道及工作面热害较为严重。尽管矿山掘进面热害治理的研究很多,但有关不同高宽比的掘进巷道与通风降温关系的研究较少。在通风条件相同下,运用Fluent数值软件模拟分析,通过改变掘进巷道的高宽比来研究其温度场分布的不同。结果表明,在温度为35℃的高温掘进面巷道中,采用压入式通风方式,入口风温为22℃可满足通风降温的要求;在相同送风量情况下,掘进面巷道的高宽比越大,通风降温效果越好,但同一断面上纵向温差也越大;通过改进掘进巷道高宽比可实现通风降温最优化,从而为巷道设计者提供了新的理论依据。     

掘进巷道通风降温的数值模拟及影响因素分析

选取夏甸金矿-682 m水平38#掘进巷道为研究对象,进行通风降温试验测定,并用Fluent软件对试验条件下掘进巷道的风流速度场和温度场分布进行数值模拟计算,验证了该模拟方法的可靠性。研究不同因素对巷道降温效果的影响,初步得出了井下掘进巷道风流温度与风量、入风温度以及岩壁温度的变化规律。掘进巷道通风降温影响因素的排序为入风温度>岩壁温度>风量。入风温度和岩壁温度的升高均会导致与巷道风流温度线性升高。通过增加风量来降低风流温度是有效的,但随着风量的增加,其降温效果会越来越不明显。     

高温深井矿山独头掘进巷道通风降温机理研究

针对高温深井矿山独头掘进作业温度高、通风难等问题,以海南山金抱伦金矿为原型,基于气固两相流理论,采用三维流体仿真软件模拟深井井下高温环境,根据不同通风参数下主运巷及独头巷道的温度场、速度场分布特征,研究风温、风速及岩温等对气流分布、温度分布特征影响规律。结果表明:独头巷道有效通风临界距离为7 m,巷道交接处会产生“8”字型涡流,涡流交错处断面平均温度达到最低值,超过7 m,需要采取局部通风措施改善作业环境;采用制冷设备进行降温时,制冷装置距离掘进作业点距离小于30 m,入口通风温度为20～25℃时较为适宜;对于高热巷道围岩覆盖一定厚度的保温材料,减少岩壁向气流中散热,可以有效降低巷道空气温度。研究结论可为高温深井矿山通风系统设计、局部制冷降温设计提供理论支撑。     

水平巷道通风降温适用风量的研究

为了分析水平巷道通风降温的适用性,运用理论分析、现场试验和数值模拟的方法对水平巷道通风降温的适用风量及影响因素进行了研究,建立了水平巷道通风降温适用风量的数学模型,并依据夏甸金矿一水平巷道热环境参数验证了模型可靠性。研究结果表明:巷道热物理参数确定时,适用风量增加幅度随入风温度的增加而增大;当入风温度和风量不变时,出口风温随壁温的增加呈近似线性增加,壁温越高时出口风温下降幅度越大,因此较大风量对严重热害区域的降温效果较好。通风降温效果上,降低入风温度比增加风量效果更好。     

金属矿山独头掘进巷道降温计算模型研究

计算金属矿山独头掘进巷道降温所需制冷量,可为制冷机型号的选择提供依据。以压入式的局扇通风为假设,建立金属矿山独头掘进巷道降温计算模型,并运用Visual Basic语言编写了独头掘进巷道降温制冷量的计算程序。进而利用FLUENT6.3软件模拟了利用金属矿山独头掘进巷道降温计算模型的计算实例,模拟结果得出独头掘进巷道降温计算模型计算出的降温制冷量可使送入到掘进工作面的风流达到掘进巷道热环境指标要求。该计算模型可为矿井降温设计人员和现场工程技术人员提供借鉴和帮助。     

矿井通风降温的有效性与局限性

本文从风流能量平衡原理、维持人体热平衡和人的主观感受等方面论述了矿井通风降温方法的可行性和有效性;同时也深入论证了采面入风温度、采面风速和风速与各热源产热关系等制约条件,通风降温又有着不可克服的局限性。     

某矿采掘工作面通风降温措施及数值模拟研究

为定量分析高温矿井入风风量、风温对采掘工作面、采掘巷道内部的降温效果,针对某矿山新区井下采场和掘进作业面环境温度高的实际情况,依据巷道风流流动特性、热力学、流体力学等基础理论,应用Gambit软件建立采、掘作业面的气固两相流的热力学模型,并应用Fluent和Tecplot软件对不同通风降温方案进行数值模拟分析,结果表明:两个专用进风天井偏采场中央布置时通风降温效果更好,风温分布更均匀;提高入风口风速,能够有效降低采场温度;当采场截面风速为0.25m/s时,采场通风进口风温保持在22℃,采场风流温度恰好可降至28℃。     

受控循环通风技术降温理论分析及应用探讨

采用受控循环通风技术对矿井区域进行降温的研究分为两部分:1)采用受控循环通风技术,有效提高区域作业面的风速,达到降温的目的;2)采用高压喷雾系统进行循环风降温。基于上述两个问题的研究,得出如下结论:受控循环通风技术可以在有限进风的情况下,通过合理利用净化后的区域污风,达到提高区域有效风速、降低区域高温的效果;对循环风采用高压喷雾降温技术,降温量可根据喷雾水温进行有效控制,喷雾水温是降温效果好坏的关键。     

金属矿山独头掘进巷道降温试验

金属矿山独头掘进巷道制冷系数是计算独头掘进巷道降温需冷量非常重要的参数之一,关系到能否达到预期降温效果及影响着降温工程的的经济投入。利用“金属矿山深部开采降温试验系统”分别模拟通风降温、加大风量降温、制冷降温、加大制冷降温4种条件下独头掘进巷道的降温过程,并分析独头掘进巷道降温效果,在通风及加大风量降温后,独头掘进巷道内温度先下降然后趋于稳定,再也无法下降,只有通过制冷措施,对独头掘进工作面进行降温。通过监测数据的焓差值计算出降温制冷系数,同时利用多次试验得出制冷系数范围在1.38~1.68,进而为独头掘进巷道降温设计提供设计依据。     

某矿井掘进巷道局部制冷降温系统研究

随着矿山开采深度的不断增加,矿井高温热害日趋严重,采用矿井通风系统无法从根本上解决热害问题。以某矿山深部掘进巷道工程热环境为研究对象,分析掘进巷道热源、矿井局部制冷降温原理,在此基础上研发出适合井下现场开拓掘进作业的局部制冷降温系统,并在该矿山-1 000 m中段采掘工作面开展现场应用。结果表明：作业面的温度快速下降,降至23℃左右后变化不明显,达到国家规定的作业面温度不高于28℃的标准要求,且制冷机组保留了20%～30%的制冷余量。该局部制冷降温系统很好地解决了深部掘进巷道的高温热害问题,具有广泛的推广应用前景。     

夏甸金矿深井通风降温试验及数值模拟研究

针对夏甸金矿深井通风降温问题,在该矿-682 m水平掘进巷道进行了通风降温试验,并运用Fluent数值模拟软件对试验巷道进行模拟,以此来研究通风降温过程中巷道内风流速度场与温度场的变化规律。试验结果表明,通风过程中,风量越大,降温效果越明显。Fluent模拟结果表明,通风过程中,风流在距掌子面20 m内会形成涡流,风流紊乱,而在距掌子面20 m外,风流则较为稳定;巷道内距掌子面越近,温度越低;受风流与岩壁热交换的影响,巷道断面的温度会呈现出四周高中间低的分布规律。对比试验数据与模拟结果,验证了Fluent数值模拟的准确性与可靠性,为解决夏甸金矿其他掘进巷道的通风降温问题提供了参考依据。     

基于Fluent的掘进工作面通风热环境数值模拟

基于计算流体动力学和矿井通风理论,建立掘进工作面通风的k-ε紊流模型,导出描述掘进工作面风流紊流流动和温度分布的微分方程。通过分析掘进巷道模型的边界条件,利用Fluent软件模拟压入式通风的风流与巷道围岩和机械设备散热的热湿交换过程,采用TECPLOT软件进行后处理,显示不同供风量下的速度矢量图和风流温度变化。模拟结果表明,增大供风量可以降低巷道温度,但供风量过大,降温效果越来越不明显,仅依靠通风方式无法改变高温现状。     

掘进作业面压入式通风温度场数值模拟

依据空气动力学、流体力学和传热学等相关理论并结合矿山实例,利用Fluent模拟软件分别在单风筒、双风筒两种不同压入式通风方式下,对巷道内的温度场在多种送风风速、风温情况下的分布规律进行数值模拟研究。结果表明,双风筒压入式通风较单一压入式通风更优,并且距离掘进面较远部分的巷道低温区更广,风温低于28℃的区域占2/3;同时在掘进面附近,双风筒压入式要比单风筒压入式温度低1℃~2℃,风流分布更均匀;入口风速能影响巷道内温度场分布,当巷道风速超过0.5 m/s,其降温效果不再明显;掘进面的温度会随着入口风流温度的降低而逐渐下降,且两者呈很强相关性。     

掘进巷道双风筒降温措施的研究

在非人工制冷降温的掘进工作面,利用双风筒供风是降低工作面风流温度的一个有效措施。根据风筒内、外内流相互制约的特点,分析了双风筒布置掘进巷道内的风流热力变化,并提出了计算方法和原理,依此编 制了计算机程序。利用该计算机程序分析了掘进工作面风筒内、外风流温度的变化规律,为高温掘进工作面的热源计算和通风降温提供了可靠的计算工具。     

三河尖煤矿高温热害治理技术

 三河尖矿高温热害严重影响了矿井安全生产,简要分析了高温异常的原因和主要热源,采取了加强通风、回采面下行通风、控制热源、个体防护等一般降温措施,实施了HEMS机械制冷降温系统工程。回采工作面、掘井迎头温度降低了4--5 0C,降温效果明显     

金属矿山热源散热影响因子及通风降温技术研究

受矿井开采深度的增加、大型机械设备的大量使用及其它热源的影响,深井矿山井下环境温度升高,作业环境恶化,已经严重影响井下作业人员的身体健康和安全生产。在分析矿井围岩、机电设备、含硫矿物氧化、井下热水等热源及其散热影响因子的基础上,总结了优化矿井通风系统和调控风流等的通风降温的效果,研究表明,加强通风有利于热量的散发;应用矿用空气幕引射风流增加中段作业面风量,能有效降低风温1～2℃;通风降温可以作为矿井作业环境降温的重要措施。