高温矿井热环境数值模拟及热害控制技术研究

摘要

随着煤矿开采深度的不断增加,高温热害问题已经成为制约许多矿井安全生产的突出问题。采煤工作面是煤矿重要的生产要素,也是高温矿井热害问题最严重的地方,围岩散热是导致矿井热害的主要原因,由于风流从入井到采煤工作面要经过相当长的路线,在这个过程中高温围岩与巷道风流经过了充分而强烈的热交换,使得风流在进入工作面前的温度已经超过《规程》中的相关安全规定。为此研究工作面风流在进风巷流动过程的温度变化状况对热害控制是非常重要的,本文采用数值模拟方法以梁北矿11111工作面的进风巷道为研究对象,研究围岩散热时该巷道风流温度分布随不同风速、不同进风温度的变化情况,内容如下:
　　(1)数值模拟的理论分析及数学和物理模型的建立。根据实际巷道情况遵循质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本原理建立模拟研究的数学模型和物理模型。
　　(2)只考虑围岩散热的情况下利用FLUENT数值模拟软件对11111工作面进风巷道进行热环境数值模拟研究并与现场实测值进行对比,得出模拟研究的准确性和可行性。
　　(3)模拟研究巷道温度分布随不同进风速度和进风温度的变化规律,根据模拟结果可知,仅靠通风方法不能有效的解决该工作面的高温问题,必须加大风量并结合降低进风温度才能将该工作面温度降低到安全规定值。
　　(4)热害控制技术研究。考虑矿井所有散热因素,借鉴其他高温矿井热害治理经验结合本矿实际情况,提出一些合理的降温建议。

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1 前言

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 前人在本领域的研究现状

1.3 本文的研究方向及主要工作

2 井下气温的影响因素分析及煤与岩石的导热性能研究

2.1 相对热源

2.2 绝对热源

2.3 其它热源

2.4 煤与岩石的导热参数测定

3 数值模拟理论及计算模型的建立

3.1 FLUENT软件简介

3.2 流体数值模拟的动力学控制方程

3.3 湍流模型

3.4 边界条件

3.5 计算模型的建立

4 巷道热环境数值模拟及热灾害控制技术研究

4.1 现场实测数据与模拟结果对比分析

4.1.3 模拟结果与实测数据对比分析

4.2 巷道温度变化影响因素分析

4.3 热灾害控制技术研究

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

作者简历

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