夏甸金矿气固传热理论与通风降温模拟研究

发布时间：2020-06-06 17:18

【摘要】：随着矿井开采深度增加,高温热害成为了深井开采普遍面临的难题。风流和岩体之间的气固传热是造成热害主要原因。相关文献表明,在岩温不超过36℃条件下,通风降温应优先采用。本文以具有深井热害典型特征的夏甸金矿为例,采用理论分析、现场实验、数值模拟、相似模型相结合的方法,对矿井气固传热理论与通风降温技术应用进行了研究。通过对夏甸金矿多水平原岩温度测试,获得该矿地温梯度计算公式;经过对矿内各热源的产热分析与计算,发现围岩与压缩空气的放热量占比近71%。为获得矿井调热圈在岩体性质、巷道物理参数和通风参数等多因素复合作用下的导热机理,将经历长时间通风的矿井调热圈以稳态导热模型考虑,依据经典传热学理论,推导出调热圈温度和半径的计算公式。两公式分别经现场实验和数值模拟实验验证,误差在可接受范围内。综合考虑地面气候的季节性差异、井内空气热湿参数变化与围岩散热对立井深部热环境的影响,基于宏观动态热平衡理论,建立了立井风温预测模型。经实验数据验证,立井深部风流温度的计算误差在℃之内。基于模拟巷道通风降温实验风温数据的分析归纳,揭示了掘进巷道风流温度场分布特征。掘进巷道风流温度场可分为迎头阻碍区、射流影响区、回风稳定区、外部影响区,在射流影响区内存在循环涡流区,循环涡流区内存在风流温度最低点。依据《金属非金属矿山安全规程》要求,将28℃设定为通风降温目标值。通过数值模拟实验,发现夏甸金矿在总风量为135.6m3/s时,深部-740m、-780m水平实现降温目的时,井口入风温度宜在21℃及以下;通风设计变更后(总风量347.5m3/s),通风降温适用于-1260m水平及以上,在该水平以下难以仅通过通风实现降温目的。本课题研究成果可对夏甸金矿深部通风降温方案优化提供理论依据和技术指导,相关理论可补充与完善深井通风理论。
【图文】：

_1技术路线图

－ｍ、－、－。层布置两个钻孔，为排除相互影响，同一水平的钻孔间距保持在５０不同水平分层钻孔尽量靠近同一勘探线，，测点位置如表３－１所示。厚度一般不超过３０ｍ，本次钻孔深度设置为３０ｍ。逡逑表３－１原岩温度测点布置逡逑编号逦测点布置逡逑１逦－６６２ｍ水平５２９勘探线逡逑２逦－６６２ｍ水平５４８勘探线逡逑３逦－７００ｍ水平５２８勘探线逡逑４逦－７００ｍ水平５４１勘探线逡逑５逦－７４０ｍ水平５３５勘探线逡逑６逦－７４０ｍ水平５４１勘探线逡逑每个钻孔内温度测点由内到外布置，测点间距２．５ｍ，共布置１１个３－１所示。逡逑
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD727.2

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本文编号：2700005