围岩对矿井入风流温度的影响分析

基于传热学理论,结合湿壁特点,建立了矿井入风流与巷道岩壁间热湿交换数学模型,分析了巷道几何尺寸、岩层热物理性质及入风流初始温度对入风流温度的影响。分析结果表明,岩层热物理性质对井下风流影响最大,风流温度随着垂直深度的下延呈线性增加;巷道几何尺寸对井下入风流影响较小,巷道水力半径越大,在同一深度的平巷内入风流温度变化越大;入风流初始温度对井下空气流的影响随着深度的增加逐渐减小,到达增温层深处空气流温度主要受岩层放热的影响。     

长距离掘进巷道热湿源分布的测定与分析

以赵楼煤矿存在高温热害现象的长距离掘进巷道为研究对象,采用分区段法将巷道划分为5个区段,对巷道内热湿源分布进行了现场测定与分析。结果表明:赵楼煤矿长距离掘进巷道内主要热湿源为围岩、热涌水和机电设备;整个掘进巷道中以掘进工作面近区(距离掘进工作面迎头50 m范围区域)热湿交换最为活跃;巷道内围岩、机电设备和热涌水的散热散湿导致回风流的吸热、吸湿使其热力参数发生了变化。在工程实际应用中,掘进工作面机械制冷降温所需冷负荷应将各主要热源散热量和风流热力参数变化情况(焓差)综合考虑,重点遏制或弱化工作面近区的热湿交换过程,从掘进迎头开始减轻整个巷道内的高温热害程度。     

金川二矿风流热力参数规律分析

在对金川二矿风流热力参数测定的基础之上,详细地分析了风流焓值、含湿量、相对湿度、露点温度和空气密度随风流路线的变化规律,掌握了金川二矿高温矿井的热、湿源的类型及分布状况。金川二矿的主要热源是井筒段的风流自身压缩热、运输中矸石散热、暴露时间较短的围岩散热及机电设备散热;主要湿源为井筒段的淋水加湿、涌水加湿和开采盘区内的喷雾降尘加湿。针对具体的热、湿源提出了治理措施。     

高温掘进工作面局部除湿技术研究

针对热害矿井湿度高的问题,在现有降温技术分析的基础上,提出了风流除湿的解决方案,针对掘进工作面的特点,设计了风流除湿系统,通过对风流与壁面热质交换的分析,确定了巷道的显热交换量和潜热交换量。采用数值模拟软件对掘进工作面除湿降温效果进行模拟,在距工作面迎头20 m的范围,相对湿度为75%,PMV=0.7,PPD=15.5,除湿效果较好。     

济宁2号煤矿三采区冬季风流参数分析

在时济宁2号煤矿三采区冬季风流热力参数测定的基础上，详细分析了自地面流向采掘工作面的过程中，风流的温度、焓、含湿量和相对湿度的沿程变化规律。通过分析，掌握了井下热湿源分布情况和采掘工作面热害环境状况。由于，冬季高温高湿矿井的风流热力参数变化规律和夏季井下采取人工制冷措施时冷风流热力参数的变化规律相类似，所以，为济宁2号煤矿夏季采取人工制冷措施提供了可靠的参考资料。在结论部分提出了济宁2号煤矿三采区夏季采取人工制冷措施时应注意的问题。     

高温矿井风流温度和湿度预测及其程序编制

分析了不同外界条件下巷道围岩与风流的不稳定换热系数的理论计算方法.讨论了存在不同壁面粗糙程度的巷道中围岩或煤壁氧化散热及其对风流温度的影响.然后以热力学中热质交换理论为基础,建立了单风路矿井巷道沿程风流温度、湿度的预测计算的理论以及数学模型,并编制了井下巷道风温分段计算的计算机程序.最后将该计算机程序应用于实际现场中,得到的计算结果与实测结果吻合,检验了该计算机程序的可靠性.     

排风流能量品位提升循环与热回收系统运行优化

如何提高矿井排风流热回收系统的热工收益，属于绿色矿山技术中前沿问题。为了解决该问题，围绕用于排风流热湿能量品位提升中的空气热泵，基于有限时间热力学，得到不可逆变温热源循环方程组，推导出了关于环境温度的火用利润率解析式，定义了无量纲火用利润率表达式；利用该表达式，结合实际工况，对6个城市最不利供给时段的无量纲火用利润率，进行了逐日和逐时对比。结果表明：排风流热回收系统适用的地域呈气候分区特征，特别适宜于温带大陆性气候区；而亚热带季风性气候区，单日火用利润率函数的变化曲线大致呈“M”型，且排风流热回收系统运行过程中产生的收益不稳定，因此，需制定热回收系统的启停策略，以避免持续运行产生亏损。提出了一种启停控制方法，数值计算而得到应用该方法前后的系统收益；经对比，在采用该控制方法后，经济收益显著提高，无因次火用利润率最高可从-0.33提高至0.02，增量达0.35。     

单元法测定工作面的热湿源分布状态

将工作面划分为若干单元,测定每个单元进出风流热力状态,可得出工作面风流在每个单元的各种得热和得湿量,分析所有单元的各种得热、得湿量,可得出工作面的热湿源分布状态     

巷壁与风流间对流换热系数计算及敏感性分析

为准确计算矿井巷道风流与巷壁间的对流换热系数,根据巷道风流与巷壁间的热湿交换原理,考虑巷壁潮湿、巷道风流为湿空气及巷壁粗糙特征等矿井实际生产情况,将对流换热系数表示为风温、风速、潮湿率、巷道尺寸、巷壁温度、热物性参数及摩擦阻力系数等可测参数的函数;基于对流换热系数的表达式,利用敏感性分析法,主要讨论了对流换热系数对巷道风速、巷道半径及巷道摩擦阻力系数等3个因素的敏感程度。结果表明:3个因素的影响敏感程度具有较明显差异,其中巷道风速是影响对流换热系数的最敏感因素,对流换热系数对巷道摩擦阻力系数敏感性次之,对巷道半径敏感度最低,且当巷道半径在一定范围内变化时对流换热系数对巷道半径的敏感度较低,此时可忽略其对换热系数的影响。     

高温矿井风流热力参数测定及其变化规律和热湿源的分析

在对高温矿井风流基本热力参数测定的基础上,详细分析了风流自地面流向采掘工作面的过程中,风流的温度、焓、含湿量和相对湿度沿程变化规律,从而掌握高温矿井的热、湿源分布状况和采掘工作面热害环境状况,为高温矿井的热湿源分析和制定热害治理措施提供可靠的基础数据。     

工作面热湿源分布的单元法测定

将工作面划分为若干单元,测定每个单元进出风流热力状态,可得出工作面风流在每个单元的各种得热量、得湿量,分析所有单元的各种得热量、得湿量,可得出工作面的热湿源分布状态.通过对济宁二号煤矿3305工作面的单元法测定,发现该面主要热湿源是采空区漏风和煤壁,与采空区漏风相比,煤壁是更主要的热湿源.减少济宁二号煤矿3305工作面的煤壁散热、散湿量是改善工作面热湿环境关键.     

基于Fluent模拟的掘进工作面风流温度预测

基于Fluent软件模拟掘进工作面压入式通风的热湿交换过程,从理论上揭示工作面风流温度的分布和变化规律,阐明围岩散热和掘进设备散热与风流运行的关系。模拟结果与理论相符,为建立掘进工作面的风流热环境的预测方法奠定重要基础。     

深热矿井巷道围岩的热分析

巷道围岩散热是一个复杂的非稳态过程,包括围岩内部的热传导和围岩与风流的对流热交换,着重从这两个方面对巷道围岩进行热分析。分析了巷道围岩调热圈和围岩内部温度场及其影响因素,以及围岩与风流热湿交换的显热和潜热。     

矿井环境风流换热的小密度差近拟方程

从守恒原理出发，在考虑温度、压力变化引起空气密度变化的条件下，采用小密度差近拟的方法，建立了风流热量交换的数学模型。为研究矿井内风流流动及热量交换过程，分析风流在矿井作业空间复杂的湍流与回流特征，研究风流速度场与温度场相互耦合使用奠定了基础。     

倾斜巷道风流热环境数值模拟

由于长期的开采,我国煤矿浅部资源已殆尽,矿井开采以每年15m的速度向深部开采,热害已经成为矿井灾害之一,矿井风流热交换理论的研究对热害治理有重要意义.基于传热学理论,建立了三维矿井风流与倾斜巷道热湿交换的数学模型,采用异步长有限差分法对巷道内风流热环境参数进行数值模拟求解,分析了巷道倾角对风流温湿度的影响,得到了巷道倾角不同时风流温、湿度关系分布图,对高温矿井热害治理有一定的指导意义.     

高温矿井风流热状态预测

根据矿井风流热、湿交换原理,给出了各类巷道和采掘工作面的风温预测公式。并选取平煤五矿代表性的风流线路,进行风流线路上风温预测。预测值与实测值比较表明,矿井风温预测模型准确,预测值正确,满足精度要求,为完善平煤五矿的通风系统设计,提出指导建议。     

风流与湿润围岩的热-质交换特性及其影响因素研究

为了分析风流与完全湿润岩壁的热-质交换特性及相关影响因素,通过相似理论建立了物理模型,解决了相关问题难以现场实测的难题,分析了冷风流与完全湿润围岩间的传热与传质过程,进一步研究了风流速度、湿度、温度、围岩岩壁温度等因素对降温控制区内传质及传热的影响。结果表明假定降温控制区域内风流的水蒸气分压力为线性分布时,计算结果的误差为5%~10%;交换过程中潜热传递约占总换热量的80%;其他条件一定时,风流速度增加25%,传质量增加约33%;送风相对湿度增加12.5%,传质量减少约11%;送风温度增加10%,换热系数增加约10%;围岩温度增加8℃,传质量增加约79%;对传质过程有影响的因素,对换热量及总换热系数也有同样重要的影响。     

抽出式局部通风掘进面热环境数值模拟研究

运用流体力学、传热传质学理论,采用Airpak2.1软件模拟了掘进作业空间风流与围岩的热湿交换过程,得到风流流场、温度场、平均空气龄及PMV—PPD分布。研究结果表明,抽出式局部通风掘进工作面热环境受热负压影响,从风筒口至工作面区域存在风流卷吸有效区、涡流扩散区。结合空气龄和PMV—PPD指标对矿井热环境进行数值预测与评价,其结果与现场调研有较好的一致性。     

基于网络解算的矿井风流温度计算方法研究

矿井热害是影响煤矿安全生产的问题之一,通过对矿井热源的分析,对巷道进行了分类。结合风流热湿交换理论,总结了各类巷道的风流温度计算公式。在通风网络解算理论的基础上,对具体矿井进行了风流温度模拟计算。为高温矿井降温系统的确立提供了理论基础,以确保矿井能够安全、高效、经济的运转。     

基于Surfer8.0的回采工作面热湿源分布及变化规律

为了研究工作面热湿源分布及变化规律,采用单元法对回采工作面风流参数进行了现场测定,利用Surfer8.0软件得到了工作面风流温度、含湿量的分布等值线图和云图。现场测试与分析结果表明:沿工作面倾斜方向风流的温度和湿度逐渐升高,增热和增湿的趋势基本上是同步的。温度参数在沿工作面走向方向靠近采空区位置温度最高,其次为靠近煤壁方向,在工作面中部温度相对最低,变化幅度也最小,基本与巷道风流速度场的分布成反比。湿度参数则由于防尘水的原因在煤壁附近最高,靠近采空区附近较低,巷道中部最小。总体分析工作面后半部分较前半部分的温度和湿度增加梯度稍大。