礦井季節(jié)性熱害預(yù)測(cè)與降溫方法研究.pdf

1、礦井熱害是繼頂板、瓦斯、火、水、粉塵五大災(zāi)害之后的第六大災(zāi)害，與粉塵、噪聲、有毒有害氣體，同列為煤礦四大職業(yè)危害因素，嚴(yán)重威脅礦工生命安全和身體健康。隨著礦井開(kāi)采深度增加，地溫增高，圍巖溫度增加，尤其是夏季地面氣溫高，導(dǎo)致井下工作地點(diǎn)溫度增加，熱害程度加劇，現(xiàn)有降溫方法均難以滿足要求。本文通過(guò)對(duì)山東巨野礦區(qū)熱害礦井大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與測(cè)試，掌握一年地面氣候變化對(duì)井下氣候的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了礦井季節(jié)性熱害形成特征及其影響因素。為了掌握礦井季節(jié)性熱

2、害形成原因及其治理方法，開(kāi)展了季節(jié)性風(fēng)溫作用下圍巖非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)數(shù)值分析、風(fēng)溫預(yù)測(cè)及其降溫方法研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用激光導(dǎo)熱儀實(shí)驗(yàn)測(cè)試了8組煤、巖體和風(fēng)筒在溫度為10～60℃的導(dǎo)熱系數(shù)，為圍巖溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)提供了基礎(chǔ)參數(shù)。根據(jù)礦井風(fēng)流溫度與圍巖溫度場(chǎng)存在相互影響作用關(guān)系，建立了非穩(wěn)態(tài)風(fēng)溫作用下井巷溫度場(chǎng)分布數(shù)學(xué)模型。采用有限差分法求解調(diào)熱圈溫度場(chǎng)，并編制了相應(yīng)分析軟件，模擬計(jì)算季節(jié)性風(fēng)溫作用下井巷圍巖調(diào)熱圈溫度場(chǎng)。采用分

3、布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)試了圍巖溫度場(chǎng)，實(shí)測(cè)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果基本吻合?；诩竟?jié)性風(fēng)溫變化下調(diào)熱圈溫度場(chǎng)變化規(guī)律，揭示出礦井季節(jié)性熱害形成機(jī)理，為在地面井口對(duì)入井風(fēng)量實(shí)施降溫除濕提供了理論依據(jù)。⑵為準(zhǔn)確掌握季節(jié)性氣候下井下風(fēng)流的溫度、濕度，預(yù)測(cè)礦井熱害分布狀況，基于對(duì)多種熱源作用下風(fēng)溫預(yù)測(cè)模型分析，提出了以礦井全風(fēng)網(wǎng)解算為基礎(chǔ)的風(fēng)流溫、濕度預(yù)測(cè)方法。針對(duì)單一井巷風(fēng)溫預(yù)測(cè)模型中風(fēng)量已知，而礦井風(fēng)網(wǎng)中由于溫差形成自然風(fēng)壓影響風(fēng)量分配的問(wèn)題，建立了

4、風(fēng)溫與風(fēng)量之間的耦合作用模型。研發(fā)了基于ObjectARX的井下巷道風(fēng)流溫度、濕度計(jì)算分析軟件，對(duì)趙樓煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模擬計(jì)算。實(shí)測(cè)1307采面、3303采面2條通風(fēng)路線溫度與濕度，結(jié)果與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合。通過(guò)礦井風(fēng)流溫度、濕度預(yù)測(cè)，為礦井季節(jié)性熱害程度分析和降溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。⑶根據(jù)礦井季節(jié)性熱害形成特點(diǎn)，將夏季高溫進(jìn)風(fēng)風(fēng)流熱、濕留在地面井口，消除夏季礦井高溫?zé)岷?，提出了礦井全風(fēng)量井口降溫新方法。針對(duì)礦井總進(jìn)風(fēng)量大（20000m3/m

5、in），設(shè)計(jì)了以礦井主要通風(fēng)機(jī)為動(dòng)力的大風(fēng)量空氣換熱系統(tǒng)工藝，換熱器風(fēng)阻24～45 Pa，平均漏風(fēng)率8～9％。針對(duì)入風(fēng)井口為運(yùn)輸通道難以封閉問(wèn)題，采用自動(dòng)門閉鎖的井口房封閉方法，形成主、副井口降溫氣室，實(shí)現(xiàn)了入井風(fēng)流的降溫。⑷在巨野礦區(qū)趙樓煤礦應(yīng)用研究表明，系統(tǒng)將主、副井全部入井風(fēng)溫降低10～15℃，在進(jìn)風(fēng)路線上溫度降低4～5℃，相對(duì)濕度降幅15%，井下工作面進(jìn)風(fēng)26℃以下，顯著改善了勞動(dòng)生產(chǎn)環(huán)境，解決了深井開(kāi)采季節(jié)性高溫?zé)岷?wèn)題。論文