机械降温采煤工作面流体组织优化技术研究

摘要

为了降低采煤工作面的温度，改善矿工的工作环境，我国已有不少煤矿采取了机械降温的方式进行矿井降温，取得了一定的降温效果。但是还存在一定问题，即降温效果与预期还有一定的差距，降温效率总体不高。为了提高采煤工作面降温效果，需要对采煤工作面流体组织进行优化研究。
　　 本文首先指出研究背景及研究意义，回顾了国内外关于矿井降温技术方面的研究现状和水平，分析目前尚存在的问题。
　　 对接触式和表面式空冷器进行比较，得出表面式空冷器具有规格多、系统简单、移动方便、可以安装在各类巷道中等突出优点，因此选择表面式空冷器作为采煤工作面机械降温末端设备。介绍空冷器常用的布置方式：布置在进风巷道始端、采煤工作面内和采煤工作面入口处。分别进行优缺点分析，发现三种布置方式在实际应用中都存在不同程度的问题。本文在前人研究的基础上，提出空冷器布置在进风巷道、后接风筒的布置方式。
　　 建立空冷器降温数学模型，运用数学分析方法和热力学理论推导出采煤工作面出口风流温度变化规律；运用MATLAB数学编程，开发空冷器降温计算程序。通过巷道内各限定条件得出最佳冷热风混合比的确定方法。
　　 对实例采煤工作面进行流体组织优化设计，确定降温后最佳降温效果所需的采煤工作面出口风流参数、采煤工作面需冷量、空冷器最佳进风量、空冷器安装位置等参数。通过降温后计算温度和实测温度的对比，得出计算误差在工程上是被允许的，证明空冷器降温程序具有较高的准确性和可靠性。
　　 分别对不同的巷道进风温度、不同空冷器安装位置、不同冷热风混合比、不同风筒布置的降温方式对比分析，提出采煤工作面最佳降温效果的具体要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究的背景

1.2研究的目的和意义

1.3国内外研究现状和水平

1.3.1国外矿井降温方面的研究

1.3.2国内矿井降温方面的研究

1.3.3机械降温采煤工作面最佳降温效果的研究

1.4课题研究的主要方法、内容及创新点

1.5技术路线图

第2章 采煤工作面空冷器降温技术分析

2.1空气冷却器的分类

2.1.1接触式空冷器

2.1.2表面式空冷器

2.2空冷器布置方式

2.2.1常用布置方式

2.2.2空冷器后接风筒布置方式

2.3机械降温采煤工作面空气调节技术

2.3.1末端空冷器的空气处理过程

2.3.2空冷器冷却风流的计算方法

2.4小结

第3章 采煤工作面空冷器降温数学模型及计算

3.1建立模型的意义和条件

3.1.1建立模型的意义

3.1.2建立模型的条件

3.2空冷器冷却风流数学模型及模型处理

3.2.1抽象几何模型介绍

3.2.2数学模型建立

3.2.3数学模型计算

3.3计算方法优化

3.3.1 MATLAB软件简介

3.3.2程序开发的目的

3.3.3程序的功能

3.3.4采煤工作面出口风流温度求解程序框图

3.4小结

第4章 采煤工作面流体组织优化技术研究与应用

4.1工程案例

4.2机械降温采煤工作面流体组织优化设计

4.2.1降温后采煤工作面出口风流参数

4.2.2采煤工作面需冷量计算

4.2.3最佳冷热风混合比的确定

4.2.4空冷器最佳安装位置的确定

4.2.5计算和实测降温效果对比

4.3采煤工作面最佳降温效果的具体要求

4.3.1最佳和最不利降温方式的降温效果对比分析

4.3.2不同进风温度的降温效果对比分析

4.3.3不同冷热风混合比的降温效果对比分析

4.3.4不同风筒布置形式的降温效果对比分析

4.3.5采煤工作面最佳降温效果的具体要求

4.4小结

第5章 结论和展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

附录一