深井充填体传热计算模型及其解析解

摘要

深部矿井热害问题日益突出,尤其是采用充填采矿法的深部矿井.为了解决深井充填体的传热计算问题,建立了深井充填体有内热源的一维非稳态的传热模型,内热源为充填体中水泥的水化热.运用格林函数法,对传热方程进行了求解,推导出深井充填体温度场的解析表达式,解析表达式是初始条件、边界条件及充填体水泥水化热对温度场的影响的叠加.该理论解析表达式反映出充填体的温度分布是位置毕渥数(Bi)和傅里叶数(FO)的函数.推导出深井充填体的工程简化计算式,提供了计算充填体温度场分布和传热量的快速、准确且有效的方法.以某矿的充填体为例,应用本研究提出的深井充填体传热的工程简化式进行了充填体温度场的计算分析,分析结果表明:随着充填体位移的增加,温度逐渐降低,充填体顶部温度接近工作面风流温度.