矿井季节性热害预测与降温方法研究

发布时间：2018-01-21 14:06

  本文关键词： 高温矿井 季节性热害 风温预测 降温方法 换热器　出处：《西安建筑科技大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：矿井热害是继顶板、瓦斯、火、水、粉尘五大灾害之后的第六大灾害,与粉尘、噪声、有毒有害气体,同列为煤矿四大职业危害因素,严重威胁矿工生命安全和身体健康。随着矿井开采深度增加,地温增高,围岩温度增加,尤其是夏季地面气温高,导致井下工作地点温度增加,热害程度加剧,现有降温方法均难以满足要求。本文通过对山东巨野矿区热害矿井大量现场调研与测试,掌握一年地面气候变化对井下气候的影响规律,发现了矿井季节性热害形成特征及其影响因素。为了掌握矿井季节性热害形成原因及其治理方法,论文开展季节性风温作用下围岩非稳态温度场数值分析、风温预测及其降温方法研究,取得如下主要创新成果:采用激光导热仪实验测试了8组煤、岩体和风筒在温度为10~60℃的导热系数,为围岩温度场预测提供了基础参数。根据矿井风流温度与围岩温度场存在相互影响作用关系,建立了非稳态风温作用下井巷温度场分布数学模型。采用有限差分法求解调热圈温度场,并编制了相应分析软件,模拟计算季节性风温作用下井巷围岩调热圈温度场。采用分布式光纤测温系统测试了围岩温度场,实测结果和数值模拟结果基本吻合。基于季节性风温变化下调热圈温度场变化规律,揭示出矿井季节性热害形成机理,为在地面井口对入井风量实施降温除湿提供了理论依据。为准确掌握季节性气候下井下风流的温度、湿度,预测矿井热害分布状况,基于对多种热源作用下风温预测模型分析,提出了以矿井全风网解算为基础的风流温、湿度预测方法。针对单一井巷风温预测模型中风量已知,而矿井风网中由于温差形成自然风压影响风量分配的问题,建立了风温与风量之间的耦合作用模型。研发了基于ObjectARX的井下巷道风流温度、湿度计算分析软件,对赵楼煤矿通风网络模拟计算。实测1307采面、3303采面2条通风路线温度与湿度,结果与预测数据基本吻合。通过矿井风流温度、湿度预测,为矿井季节性热害程度分析和降温系统设计提供了依据。根据矿井季节性热害形成特点,将夏季高温进风风流热、湿留在地面井口,消除夏季矿井高温热害,提出了矿井全风量井口降温新方法。针对矿井总进风量大(20000m3/min),设计了以矿井主要通风机为动力的大风量空气换热系统工艺,换热器风阻24~45Pa,平均漏风率8~9%。针对入风井口为运输通道难以封闭问题,采用自动门闭锁的井口房封闭方法,形成主、副井口降温气室,实现了入井风流的降温。在巨野矿区赵楼煤矿应用研究表明,系统将主、副井全部入井风温降低10~15℃,在进风路线上温度降低4~5℃,相对湿度降幅15%,井下工作面进风26℃以下,显著改善了劳动生产环境,解决了深井开采季节性高温热害问题。论文研究为高温矿井降温提供了新思路和新方法,对其它类型高温矿井热害治理也具有一定的指导意义。
[Abstract]:Mine thermal hazard is the 6th major disaster after the roof, gas, fire, water, dust, and dust, noise, toxic and harmful gas, as well as coal mine four major occupational hazards. With the increase of mining depth, ground temperature and surrounding rock temperature, especially the high surface temperature in summer, the underground working site temperature increases and the thermal damage degree intensifies. The existing cooling methods are difficult to meet the requirements. Through a large number of field investigation and test of thermal damage mine in Juye mining area, this paper grasps the influence law of surface climate change on underground climate for one year. In order to understand the formation of seasonal thermal damage and its treatment methods, the paper carried out the numerical analysis of unsteady temperature field of surrounding rock under the action of seasonal wind temperature. The main achievements of wind temperature prediction and cooling method are as follows: the thermal conductivity of 8 groups of coal, rock mass and tuyere at 1060 鈩，

本文编号：1451683