避难硐室围岩蓄冷—相变蓄热耦合降温系统运行特性研究
发布时间：2020-12-09 23:20
随着经济的发展以及人们生活水平的提高,世界范围内对能源的需求都呈现增长态势。我国目前的能源供应仍以煤炭为主,而地下煤炭的开采工作使得矿工随时面临着各种事故造成的危险。矿井避难硐室是在矿难发生后为矿工提供的一个安全避难场所。由于矿井下可能存在瓦斯气体逸出,为避免二次爆炸,矿难发生后必须切断电力系统,导致密闭硐室内的降温需求难以用常规方式满足。目前应用在避难硐室内的四种降温方法及其系统都有缺陷,难以在控温的同时满足安全、可靠、稳定的要求。本文提出了一种新的适用于矿井避难硐室的围岩蓄冷-相变蓄热相结合的耦合降温方法。首先研究了深埋硐室围岩的传热机理,并提出了间歇蓄冷方案,然后建立了耦合降温系统模型,并分析了不同因素对控温过程的影响。以此为基础,进一步对耦合降温系统进行了优化。本文提出的耦合降温系统安全可靠、结构简单,平时无需维护,运行时无需电力支持,解决了本质安全条件下无源环境中避难硐室内降温的难题,为避难硐室内人员避险提供了安全的温度环境,这对于缓解矿工的紧张情绪,增加矿工的被救几率具有重要作用。围岩蓄冷-相变蓄热耦合降温系统运行包含两个时期:平时的围岩蓄冷时期和矿难发生后的控温时期。针对...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：185 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
矿井避难硐室Fig.1-3Coalminerefugechamber
西南交通大学博士研究生学位论文室是矿工在避难过程中无意发现并逐渐完善形成的一个避难场式可以追溯到 19 世纪 20 年代，在加拿大的矿井中，救援设施面具通过储存好的压缩空气为矿工提供可呼吸的空气，避免矿遇难。后来，在南非发生的一次矿难事故中，矿工利用一条盲道）建立起一个小型封闭房间并成功躲避灾害，形成了最初意人们意识到避难硐室的作用后，避难硐室开始逐渐普及。加拿灾造成 39 人死亡的事故后，开始立法要求矿井应建设利用压缩气的初级避难硐室[11]，之后通过逐步扩充，避难硐室内完善了食物保障等功能。人们通过不断总结矿难事故幸存者的经验，基本条件，不断设计并改造，最终形成了现在较为完备的避难
其余两种分别为救生舱和救援站[14]，如图1-5 所示。救生舱是可移动的小型避难硐室，通体采用金属和绝热材料包裹，并辅助以移动轮，形成一个密闭绝热可移动环境，但由于其造价高、容量小、移动不便而成为紧急避险设施中的辅助选择；救援站是一个过渡性的临时避难硐室，它的体积很小，设备也较少，无法移动，提供短时间的基本防护，起到矿工临时休息、为下一步逃生或寻找大型避难硐室提供中转站的作用。鉴于日益严重的矿井事故，美国于 1977 年颁布了《联邦矿山安全与健康法》，规定所有金属/非金属矿井必须安装避难硐室。尽管有法律规定，但各矿井并没有引起重视，使得 2006 年发生的西弗吉尼亚州萨戈煤矿事故中有 11 人遇难[15]。同年，2006 年又发生了两起矿井事故再次夺去了 8 名矿工的生命，促使美国总统签署了《矿山改进与新应急响应法》，规定所有煤矿井必须装避难硐室[16]。2007 年，美国国家职业安全与健康研究所通过对煤矿井下安全现状进行调研以及对避难硐室进行全方面的测试，得出结论：避难硐室在实际工程上是有适用性的，它能拯救绝大多数处于逃生状态的矿工。而将避难硐室同逃生和营救计划相结合，做好矿工的相关培训，将极大的提高灾后矿工的被救概率[17]。澳大利亚、南非、加拿大等产煤大国也已通过法律确定矿井下必须安装避难硐室等紧急避险设施[18,19]。我国煤炭资源整合之前矿难频发，每年都有大量人员伤亡。为了彻底改变煤矿安全生产现状，国家出台了多项关于改善煤矿安全生现状的政策。国务院于 2010 年 7 月下发关于《进一步加强企业安全生产工作的通知》
【参考文献】：
期刊论文
[1]美国矿山应急救援体系特点及启示[J]. 李运强. 中国安全生产科学技术. 2013(08)
[2]煤矿井下紧急避险系统降温方式[J]. 毕昌虎. 煤矿安全. 2013(06)
[3]矿井避难硐室压风供风量及其载人实验[J]. 李芳玮,金龙哲,韩海荣,黄志凌,张娜. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2013(01)
[4]煤矿地质条件对避难硐室降温的影响分析[J]. 张祖敬. 矿业安全与环保. 2013(01)
[5]救生舱高温环境的传热研究[J]. 杨艺,金龙哲,栗婧,李婷婷. 中国安全科学学报. 2012(12)
[6]救生舱舱内热湿环境模拟与气流组织优化[J]. 吕译,郝小礼,王海桥,朱昌宙. 矿业工程研究. 2012(03)
[7]浅析煤矿避难硐室的主要控温方法[J]. 郜富平. 山西煤炭. 2012(08)
[8]矿井救生舱CO2开式空调换热研究[J]. 吴玮,林用满,高日新,宋文吉,冯自平. 煤炭工程. 2012(04)
[9]煤矿救生舱空调技术发展应用现状及热力学分析[J]. 桑岱,孙淑凤,胡洋,宋魏鑫,王立. 煤矿安全. 2012(04)
[10]矿井避难硐室的热负荷计算与分析[J]. 曹利波,蔡玉飞,付建涛,周年勇. 煤炭科学技术. 2012(01)
博士论文
[1]高地温巷道围岩非稳态温度场及隔热降温机理研究[D]. 张源.中国矿业大学 2013
[2]我国深井地温场特征及热害控制模式研究[D]. 郭平业.中国矿业大学（北京） 2010
[3]水电站地下洞室群自然通风网络模拟及应用研究[D]. 肖益民.重庆大学 2005
本文编号：2907639
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：185 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
矿井避难硐室Fig.1-3Coalminerefugechamber
西南交通大学博士研究生学位论文室是矿工在避难过程中无意发现并逐渐完善形成的一个避难场式可以追溯到 19 世纪 20 年代，在加拿大的矿井中，救援设施面具通过储存好的压缩空气为矿工提供可呼吸的空气，避免矿遇难。后来，在南非发生的一次矿难事故中，矿工利用一条盲道）建立起一个小型封闭房间并成功躲避灾害，形成了最初意人们意识到避难硐室的作用后，避难硐室开始逐渐普及。加拿灾造成 39 人死亡的事故后，开始立法要求矿井应建设利用压缩气的初级避难硐室[11]，之后通过逐步扩充，避难硐室内完善了食物保障等功能。人们通过不断总结矿难事故幸存者的经验，基本条件，不断设计并改造，最终形成了现在较为完备的避难
其余两种分别为救生舱和救援站[14]，如图1-5 所示。救生舱是可移动的小型避难硐室，通体采用金属和绝热材料包裹，并辅助以移动轮，形成一个密闭绝热可移动环境，但由于其造价高、容量小、移动不便而成为紧急避险设施中的辅助选择；救援站是一个过渡性的临时避难硐室，它的体积很小，设备也较少，无法移动，提供短时间的基本防护，起到矿工临时休息、为下一步逃生或寻找大型避难硐室提供中转站的作用。鉴于日益严重的矿井事故，美国于 1977 年颁布了《联邦矿山安全与健康法》，规定所有金属/非金属矿井必须安装避难硐室。尽管有法律规定，但各矿井并没有引起重视，使得 2006 年发生的西弗吉尼亚州萨戈煤矿事故中有 11 人遇难[15]。同年，2006 年又发生了两起矿井事故再次夺去了 8 名矿工的生命，促使美国总统签署了《矿山改进与新应急响应法》，规定所有煤矿井必须装避难硐室[16]。2007 年，美国国家职业安全与健康研究所通过对煤矿井下安全现状进行调研以及对避难硐室进行全方面的测试，得出结论：避难硐室在实际工程上是有适用性的，它能拯救绝大多数处于逃生状态的矿工。而将避难硐室同逃生和营救计划相结合，做好矿工的相关培训，将极大的提高灾后矿工的被救概率[17]。澳大利亚、南非、加拿大等产煤大国也已通过法律确定矿井下必须安装避难硐室等紧急避险设施[18,19]。我国煤炭资源整合之前矿难频发，每年都有大量人员伤亡。为了彻底改变煤矿安全生产现状，国家出台了多项关于改善煤矿安全生现状的政策。国务院于 2010 年 7 月下发关于《进一步加强企业安全生产工作的通知》
【参考文献】：
期刊论文
[1]美国矿山应急救援体系特点及启示[J]. 李运强. 中国安全生产科学技术. 2013(08)
[2]煤矿井下紧急避险系统降温方式[J]. 毕昌虎. 煤矿安全. 2013(06)
[3]矿井避难硐室压风供风量及其载人实验[J]. 李芳玮,金龙哲,韩海荣,黄志凌,张娜. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2013(01)
[4]煤矿地质条件对避难硐室降温的影响分析[J]. 张祖敬. 矿业安全与环保. 2013(01)
[5]救生舱高温环境的传热研究[J]. 杨艺,金龙哲,栗婧,李婷婷. 中国安全科学学报. 2012(12)
[6]救生舱舱内热湿环境模拟与气流组织优化[J]. 吕译,郝小礼,王海桥,朱昌宙. 矿业工程研究. 2012(03)
[7]浅析煤矿避难硐室的主要控温方法[J]. 郜富平. 山西煤炭. 2012(08)
[8]矿井救生舱CO2开式空调换热研究[J]. 吴玮,林用满,高日新,宋文吉,冯自平. 煤炭工程. 2012(04)
[9]煤矿救生舱空调技术发展应用现状及热力学分析[J]. 桑岱,孙淑凤,胡洋,宋魏鑫,王立. 煤矿安全. 2012(04)
[10]矿井避难硐室的热负荷计算与分析[J]. 曹利波,蔡玉飞,付建涛,周年勇. 煤炭科学技术. 2012(01)
博士论文
[1]高地温巷道围岩非稳态温度场及隔热降温机理研究[D]. 张源.中国矿业大学 2013
[2]我国深井地温场特征及热害控制模式研究[D]. 郭平业.中国矿业大学（北京） 2010
[3]水电站地下洞室群自然通风网络模拟及应用研究[D]. 肖益民.重庆大学 2005
本文编号：2907639
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