矿井热害事故树的建立及风温预测

文中对矿井下风流温度升高的原因进行了分析,得出引起矿井高温的主要原因是井下风流和巷道壁面的对流换热以及风流自身的压缩热,并建立了相应的矿井热害事故树图。最后对矿井巷道岩石内部温度场做了分析,提出矿井干燥巷道风流温度的预测式,对水平和倾斜巷道中风流温度的变化规律进行了模拟分析,从而为矿井降温奠定相应的理论基础。     

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。     

高温矿井巷道风流对流换热相似实验研究

运用模型实验相似理论,推导出高温矿井巷道风流对流换热原型和模型之间的相似判据,建立了高温矿井巷道风流对流换热的实验系统。测量并分析了不同巷道壁温、不同入口风速以及入口温度对对流换热系数的影响;利用相关分析的方法,分析了巷道壁温、入口风速和巷道平均风流温度对对流换热系数的影响程度,得到各因素对对流换热系数影响程度,按从大到小的顺序为巷道平均风流温度、入口风速及巷道壁温;其中,巷道平均风流温度和入口风速均与对流换热系数呈正相关,而巷道壁温与对流换热系数呈负相关。基于对各影响因素的分析,得到了高温矿井巷道风流对流换热实验关联式,该关联式可以在实验范围内计算实际矿井风流的对流换热系数。     

矿井通风系统环境温度实时计算与应用

结合矿井通风网络解算,对矿内通风巷道风流温度进行了实时计算与分析.首先对影响风流温度的不同热源进行了分类,选定了基本热源计算公式;然后根据对矿井不同特征巷道的划分,对不同性质的巷道进行了分析,最后结合大强煤矿实际状况,计算并分析了矿井风流温度参数.成果可为高温矿井的系统开拓、改扩建和通风系统的设计提供参考。     

水分蒸发引起巷道局部壁温低于风温的理论分析

现场实测发现高温矿井井下巷道壁面温度低于风流干球温度现象.通过对巷道围岩与风流间热湿交换分析,建立了巷道围岩内部温度场数学模型;将潜热交换量表示成巷道壁面温度、风流温度及对流换热系数的函数,得出了求解巷道壁面温度的计算式;对此巷道壁面温度计算式进行数学变换、整理,得出二次曲线.经理论和图解法分析得出了湿润巷道壁面温度低于风流干球温度的临界条件,从理论上解释了"高温矿井湿润巷道壁面局部温度低于风流干球温度"这一现象.     

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。     

干燥巷道围岩传热对平巷风流温度影响研究

井下巷道中的风流温度受到多种因素的影响,如原岩温度、围岩传热性能、风流与围岩的热交换时间、其他热源等,其中围岩传热起主要作用。为分析围岩传热对风温的影响,以干燥巷道为例,根据巷道围岩与风流热交换规律,通过理论计算,分析水平巷道围岩与风流热交换对风温变化的基本影响规律,为矿井通风设计提供较精确的预测值,使矿井通风设计更精细。     

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.     

矿井巷道淋湿蒸发换热系数构建及风流温度计算

针对全矿井网域系统巷道围岩与风流热-湿交换计算复杂的问题,提出构建淋湿巷道风流换热系数模型,根据现场实测风流相对湿度,掌握矿井(进风侧)风流湿度变化规律,反向推演确定井巷水蒸发影响下风流与巷道围岩热交换的模型,修正围岩与风流的换热系数;用风量加权距离描述实际矿井网域风流相对湿度变化规律。结合九道岭矿实例,将算法纳入到矿井网络系统中,在MATLAB平台上运用TF1M3D对全矿井网域系统风流温度进行仿真求解。研究表明,巷道淋水蒸发吸热对井巷风流温度影响很大,主进风井段风流温度增加0.97℃,变化幅度不大,随着湿度增大风流温度递增变化幅度增大,与九道岭矿进风大巷测定结果吻合。将该算法纳入网络体系计算中,可解决3D矿井模型通风系统热害防治温度分布仿真及自然风压自动计算问题。     

高温矿井风网解算中通风参数校正问题的探讨

受风流增温的影响,使用常规算法计算高温矿井的巷道通风参数会产生一定误差,这会直接影响风网解算结果。通过研究空气密度的计算、风流与巷道进行热交换条件下风流温度的分布计算、巷道段的自然风压计算,通过巷道入口风流温度和巷道壁对流传热系数计算,获得高温矿井巷道自然风压的计算方法,利用该方法计算巷道自然风压,参数易于测得、计算结果精确、便于实际应用;通过分析风流增温对巷道风量的影响,为解决节点风量平衡与风流增温风量增加的矛盾,假设巷道风量不变,通过巷道风阻校正,消除保持风量不变对巷道阻力计算的影响。通过自然风压的加入与巷道风阻的校正,可有效提高高温矿井的风网解算精度。     

高温矿井巷道风流温湿度预测模拟研究

为较准确地预测高温矿井风流温度及湿度,对巷道风流温湿度的分布进行数值计算,并建立了适用于矿井通风网络的温湿环境预测数学模型;以回采巷道、准备巷道、开拓巷道为研究对象,对其风流温湿度进行了计算,并与矿井实测数据进行对比验证。结果表明,现场实测值与预测值之间的误差均低于0.5 ℃,相对湿度误差均在1%以内,模型计算具有较高的可靠性,为高温矿井巷道风流温湿度的预测提供了简单便捷的方法,可及时采取相应措施应对井下的高温高湿环境。     

矿井热力参数预测分析

从预测矿井热力参数的角度来研究矿井气候,分析了影响矿井气候的各种热源,通过对矿井各类巷道内风流与环境的热交换机理和风流温度计算方法的研究,建立了矿井风流温度预测模型。再通过结构化程序设计语言Visual Basic 6.0开发了矿井热力参数预测的应用软件,对矿井下的4个主要井巷进行风温预测。     

高温矿井进风井筒及巷道风温预测

为准确预测矿井高温工作面气候条件,有必要对工作面通风系统进风井筒及巷道的风流温度进行计算。根据进风井筒及巷道的热湿交换特点,运用有限差分方法,分别建立了进风井筒及巷道的风温迭代计算数学模型;运用VB 6.0语言,编制了高温矿井进风井筒及进风巷道风温预测程序;应用于新巨龙矿井现场,计算得到了其进风井筒及巷道的风流温度。计算和实测所得风温误差较小,预测方法和计算程序是可靠的。     

矿井风流热力状态预测方法研究

通过对矿井巷道风流能量方程进行分析,根据传热学的基本原理,应用数学的基本手段,推导出矿井巷道风流温、湿度的近似计算公式。应用Visual Basic编程技术编制了巷道温湿度计算管理程序,并已成功地应用于某金矿的巷道风流温、湿度预测分析。     

巷道围岩调热圈半径及温度场分布规律研究

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巷道风流的热交换。随着矿井开采深度的增加,巷道围岩与空气热交换所占比重增大。研究围岩与空气热交换规律对井下风流温度预测及制定矿井降温措施有着重要的意义。利用数值模拟软件模拟了淮南某矿-965 m轨道大巷不同通风时间围岩的温度场,研究了通风时间对巷道围岩温度的影响,并用实测数据对模型进行了分析验证。     

冬季立井施工中混凝土反供风养护技术应用研究

在研究混凝土养护与防冻所需温度、湿度的基础上,利用已形成的矿井通风系统采用反供风措施,选用合适的局部通风机由下向上进行供风,依靠温度较高的巷道风流达到井筒施工时混凝土防冻与养护的目的。反供风技术以可靠的原有矿井通风系统巷道通风为基础,实测表明巷道风流温度适宜。工程实践表明反供风方案具有工程可行性,不仅操作灵活便捷,并且减少了混凝土冬季防冻与养护的成本。     

井下风流温湿度模拟软件的开发及应用

对高温高湿矿井巷道在风流蒸发情况下的壁面湿度系数进行了准确的确定,并且在三维围岩温度场中构建数学模型的基础上,提出了均匀潮湿模型和条带潮湿模型,基于巷道壁面湿度系数研发出了矿井风流温湿度模拟软件,且模拟出在不同壁面湿度情况下、不同通风时长以及不同巷道倾角下的井下风流温湿度的变化规律;最后通过工程实践验证了此软件的准确性与实用性。结果表明:条带潮湿巷道壁面的温度要小于干燥壁面温度,采用均匀潮湿模型模拟出的温湿度参数与工程实测值更加相符,可以将壁面湿度系数引入均匀潮湿模型中来计算。     

深部开采煤巷预冷风流降温模拟测试研究

基于人工制冰降温技术优点,提出了预冷风流降温技术,搭建热害矿井冰水预冷风流降温模拟测试平台,研究井下风流降温特性。结果表明:巷道通风风流与围岩、工作面进行热交换,风流温度逐步升高直至趋于稳定,且围岩、工作面温度越高,通风风流温升越高。冷风流持续与煤巷通风风流混合换热,可使煤巷通风风流温度降至煤矿安全规程要求26℃以下,且冷风流量越大,煤巷通风风流降温效果越明显。预冷风流降温技术经济、实用,对深部矿井煤巷通风风流降温具有重要实际意义。     

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。     

基于CFD模拟的巷道风速监测值修正处理

利用CFD软件对矿井巷道的风流场进行了三维数值模拟,揭示了不同形式巷道风流速度分布特征,分析了监测点风速与平均风速的关系,确定了风速监测数据修正系数,为矿井利用传感器准确监测巷道风量提供了有力保障。