深部矿井热害及掘进工作面热环境研究

发布时间：2017-07-30 20:13

  本文关键词：深部矿井热害及掘进工作面热环境研究

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【摘要】：随着人类日益增长的矿产资源需求,致使矿井开采深度不断加深并逐步进入深部矿井行列。深部矿井将会面临高地温,进而引起热害,热害不仅有损井下劳动工人的身心健康,而且降低生产效率,还易引发井下安全事故,最终制约矿山的发展,所以,对深部矿井的温湿度影响因素、围岩热湿交换及掘进工作面热环境进行分析研究。运用理论与数值模拟相结合的方法对深部矿井热害及掘进工作面的热环境进行了分析研究,得到以下结果：1.影响井下温湿度的因素及井下热湿源分布情况。2.确定了六苴矿区为中常地温类、二级热害矿区及三级热害矿井。3.以围岩热湿交换理论为基础,根据掘进工作面各特征点的风温理论预测式,并在此基础上计算出六苴矿区“刀把”矿段740中段掘进迎头的平均风温为33.1℃。4.引用PMV—PPD人体热舒适性评价指标来评价掘进工作面热环境的舒适度,并采用-1≤PMV≤+1,PPD≤27%为评价标准。5.分析了掘进工作面内的风流流场、温度场、湿度场,并得到具有普遍性的分布规律。6.通过分析数值模拟结果发现,对于高原岩温度所引起的掘进工作面高温的热环境,在一定范围内加大风量能起到一定的降温效果,同时也能增加劳动工人的舒适度,但并不能从根本上达到治理热害的目的,盲目选择不合理的大风量通风,反而可能造成掘进工作面出现风温升高的现象,在一定程度上对于传统的加大风量来改善高温掘进工作面热环境的观点进行了重新的认识。7.高原岩温度所引起的高温掘进工作面宜采用0.25m/s左右的低风速通风,并同时结合人工制冷才可能达到有效的热害治理。
【关键词】：深部矿井 热害 掘进工作面 热环境 数值模拟
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD727.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外矿井热环境研究现状9-12
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.2.3 掘进工作面热环境研究现状11-12
• 1.3 研究内容及方法12
• 1.4 论文的主要研究技术路线12-14
• 第二章 矿井热、湿源分析14-29
• 2.1 热害及其标准14-15
• 2.1.1 热害14
• 2.1.2 热害的量化标准14-15
• 2.2 矿井热、湿源分析15-25
• 2.2.1 地表大气对井下气候的影响15-17
• 2.2.2 井下热源17-24
• 2.2.3 井下湿源24-25
• 2.3 地温研究25-28
• 2.3.1 地温研究理论25-28
• 2.3.2 六苴矿区地温类型28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 矿山井下巷道围岩与风流间的热湿交换机理29-42
• 3.1 围岩(岩石)的热物理参数29-30
• 3.2 矿井巷道传热、传质理论30-41
• 3.2.1 矿井围岩与风流间的传热学理论基础30-40
• 3.2.2 矿井围岩与风流间的传质理论基础40-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第四章 掘进工作面风温预测及热环境评价指标42-50
• 4.1 掘进工作面风温预测42-47
• 4.2 PMV—PPD人体热舒适性评价指标47-48
• 4.3 掘进工作面风温理论预测值48-49
• 4.3.1 掘进工作面局部热源散热量48-49
• 4.3.2 掘进工作面不稳定换热系数49
• 4.3.3 740中段掘进工作面风温理论预测值49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 掘进工作面热环境数值模拟50-75
• 5.1 Airpak简介50-51
• 5.1.1 Airpak的主要特点50-51
• 5.1.2 Airpak 3.0模拟设计步骤51
• 5.2 掘进工作面物理模型的建立51-52
• 5.2.1 六苴矿区开采现状简介51-52
• 5.2.2 物理模型的建立52
• 5.3 掘进工作面风流数值模拟数学模型52-53
• 5.4 边界条件设置53-54
• 5.5 模型网格划分54-55
• 5.6 模拟方案55
• 5.7 模拟结果及分析55-73
• 5.7.1 掘进工作面风流流场、温度场、湿度场分布规律55-59
• 5.7.2 改变送风风速(风量)59-66
• 5.7.3 降低掘进工作面送风温度66-69
• 5.7.4 降低相对湿度69-70
• 5.7.5 改变送风速度(固定进风风温17℃、相对湿度70%)70-73
• 5.8 六苴矿区深部开采的热环境控制建议73-74
• 5.9 本章小结74-75
• 第六章 结论与展望75-77
• 6.1 结论75
• 6.2 展望75-77
• 6.2.1 本文不足75-76
• 6.2.2 展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 附录 攻读硕士期间公开发表论文及获奖情况81

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