水平巷道调热圈调热效应规律研究

摘要

随着国内矿山开采深度的不断增加，矿井热害现象越来越突出，除了高地温影响因素以外，地面气候变化引起的夏季高温热害越来越普遍，作业环境的逐渐恶化给矿山企业的安全生产带来了很大的压力。因此，本文在充分考虑地面气候变化对井下热环境影响的条件下，对井下水平巷道调热圈的调热效应规律进行了深入的理论研究和数值分析。
　　在课题研究中，首先提出了矿井季节性热害并对其主要特点及影响因素进行了系统分析，总结了地面气候变化对井下气候条件的影响以及入井风流温度的周期性变化规律，揭示了巷道调热圈在矿井降温中的积极作用和潜在意义。然后，基于传热学建立起巷道调热圈内部风流与围岩的传热理论模型，对围岩传热的导热微分方程进行推导，引入入井风流温度周期性变化规律，完善了调热圈内部传热过程的数学描述，对流经水平巷道的风流温度变化规律进行了推导解析与计算分析，根据理论计算总结得到:在一定条件下，巷道风流温度变化的幅值随流经巷道长度增加呈负指数曲线下降，温度变化的滞后性与流经巷道的长度呈线性关系的变化规律，与实际观察相一致。随后，在计算流体力学的基础上，结合数值模拟技术，考虑相关热物性参数以及导热控制方程的影响并进行合理选取，针对不同边界条件设立了五套模拟方案，根据各组方案的实际模拟结果进行了深入理论分析，对水平巷道调热圈内部形成的周期性传热规律进行了系列总结。最后，针对季节性热害的主要特点，从改善矿井通风、预冷夏季入风流、加强隔热疏导以及提高机械制冷降温效率四个方面提出了对应的热害防治措施与建议。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 课题研究的目的及意义

1．4 课题研究的主要内容、方法和技术路线

2 季节性热害理论研究

2．1 矿井热害致因分析

2．2 矿井热交换理论

2．3 季节性热害特征及其主要影响因素

2．4 入井风流温度周期性变化规律

2．5 井巷调热圈及其对热害影响

2．6 本章小结

3 调热圈内部的传热理论模型研究

3．1 概述

3．2 巷道传热理论模型

3．3 导热微分方程的推导

3．4 理论模型的解析

3．5 理论模型的计算分析

3．6 本章小结

4 调热圈内部传热的数值模拟分析

4．1 数值模拟简介

4．2 传热数值模型的建立

4．3 传热模型的数值模拟与分析

4．4 本章小结

5 热害防治措施及建议

5．1 矿井热害防治技术方法

5．2 季节性热害防治措施与建议

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要研究结论

6．2 创新点及工作展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献