矿井周期性热害预测及其防治技术研究

摘要

随着矿井开采深度逐渐增大，矿井热害现象日益严重，已经发展成为继顶板、瓦斯、火、水和粉尘之后的矿井第六大灾害，成为制约煤矿安全生产的技术瓶颈。本文从地面气候变化对井下热环境的影响出发，对矿井周期性热害及其防治技术进行了研究，重点对周期性热害的形成机理、井巷热环境预测及周期性热害的防治方法进行了分析。
　　本文首先对矿井周期性热害的主要特征及其影响因素进行了分析，并通过建立巷道围岩与风流的非稳态传热微分方程，分析了巷道风流温度周期性变化的振幅、相位角与巷道通风距离的关系;通过分析调热圈围岩与风流的热交换过程，指出了矿井在不同地温条件下可能发生的热害类型。为了实现周期性热害的预测，用数学建模的方法，分别建立了矿井井筒和巷道的风流温度、湿度预测模型，并借助matlab编程实现了数学模型的差分计算，取得了较为精确的预测结果。结合工程实践分析了周期性热害矿井地面和井下的气候条件，并采用区段单元划分的方法通过实测分析了从井口到工作面的沿程热源分布，在此基础上提出了井口通风降温的周期性热害防治方法，并给出了相应降温冷负荷的计算方法。最后，针对目前高能耗的降温方式，提出了自然制冰蓄冷的矿井周期性热害防治方法，采用数值模拟的方法分析了盘式制冰的可行性，对储冰蓄冷系统进行了设计计算，并对其散冷方式进行了分析，表明了自然制冰蓄冷技术在矿井热害防治中巨大的经济、环境优势。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出

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 周期性热害的影响因素及其规律分析

2．1 周期性热害及其特征

2．2 周期性热害的影响因素分析

2．3 巷道风流温度的周期性变化规律分析

2．4 围岩调热圈的热环境调节作用分析

2．5 本章小结

3 井巷风流温湿度的差分法预测

3．1 井筒风流温度湿度预测模型

3．2 井筒风流温度湿度预测模型的验证

3．3 巷道风流温度湿度预测

3．4 本章小结

4 井口通风降温的周期性热害防治方法研究

4．1 济宁三号煤矿周期性热害分析

4．2 热害时期井巷气候参数测定分析

4．3 井口通风降温预测

4．4 本章小结

5 自然制冰蓄冷的周期性热害防治技术研究

5．1 自然制冰蓄冷技术的提出

5．2 自然制冰方式的选择及模拟分析

5．3 储冰蓄冷的计算分析

5．4 储冰蓄冷的散冷降温方式

5．5 经济社会效益分析

5．6 本章小结

6 结论及展望

6．1 主要工作及结论

6．2 主要创新点及工作展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献