深埋施工隧道非稳态传热与风流热工参数反演

为改善深埋施工隧道热环境,掌握风流流经隧道过程中的热湿变化规律,采取现场实测与理论推导的方法,构建风流-围岩非稳态传热模型,依托现场实测数据对模型进行验证;基于上述理论模型,数值反演通风参数,量化通风时长、断面风速、送风温湿度对隧道环境温湿度和综合换热系数(CHTC)的影响规律,得到有效通风降温临界时间和断面临界风速。研究结果表明：当通风时长τ大于900 h时,CHTC不随通风时长的变化而变化,在该通风时域内通风不能达到降温效果;当断面风速u小于0.22 m/s时,等温线和等相对湿度线密集,在此流速区间内,气流温度梯度和湿度梯度变化显著,温差和浓度差引起的热湿传递较强,此时增大送风量,有利于降低隧道环境温湿度。     

矿井高温高湿职业危害及其临界预防点确定

为预防矿井高温高湿热害对矿工身心健康造成不良影响,对矿井热源以及高温高湿环境导致的职业危害进行分析。选取等效温度(TET)和综合温度指标(TZ)作为热应力指标,调查研究矿井高温高湿环境造成的矿工疲劳问题和烦恼问题。提出在矿井特殊环境下导致矿工疲劳和烦恼的临界预防点—TET指标临界值和TZ指标临界值分别为28.48℃和26.14℃,并给出矿井临界深度745 m。结果表明:提出的临界预防值与国内外已经制定的标准有一定的一致性。矿井开采超过临界深度后,矿工疲劳、烦恼影响程度将随开采深度急剧增加。不同深度矿井应该采取不同的降温标准。     

高温矿井湿润巷道表面与风流间热湿交换分析与简化计算

高温矿井巷道与风流间同时存在显热交换与潜热交换。相对于显热交换量,潜热交换量计算参数难以获得,致使巷道表面热湿交换量计算过程繁琐。为简化计算,对巷道热湿交换体系内显热、潜热交换与表面温度、空气状态温湿度的关系进行分析,通过饱和水蒸气分压力与温度的关系引入Lewis关系,将对流质交换系数用对流换热系数的函数关系表示,饱和水蒸气分压力用温度的函数关系表示,进而将潜热交换量表示成对流换热系数、壁面温度及风流状态露点温度的函数,将对流显热交换量与潜热交换量的计算有机结合;并针对高温矿井的客观条件,对潜热交换量计算式进行了适度的简化与误差修正,得出了精度满足工程计算要求的潜热及全热量简化计算式。同时分析了不同情况下全热简化计算式计算出的净热交换量的传递趋向,明确了不同矿井巷道表面温度及风流温度下,巷道表面水分蒸发需热量的取向。     

工作面火灾CO运移规律及FED模型评价下的疏散参数研究

矿井工作面进风巷火灾对作业人员的逃生影响极大,有毒烟气尤其是CO是造成人员中毒死亡事故的主要原因。以山东某矿3302工作面为例,采用FDS软件研究不同风速下的CO运移规律,通过FED模型确定CO体积分数、人员接触时间综合影响下的安全疏散参数。结果表明:10 MW火灾规模下,工作面进风巷火灾稳定发展阶段,回风巷人眼特征高度处的CO体积分数相等,其表征运移速度与风速呈线性关系;可利用安全疏散时间随CO运移速度和人员逃生速度差值的增大而减小;在临界风速2.0 m/s时,极限可利用安全疏散时间最短。最后提出了合理设定避难硐室区域范围的计算方法,可为工作面火灾时期的人员安全逃生及避难硐室设定提供参考。     

巷道围岩调热圈分布特性研究:以羊场湾煤矿为例

为了研究矿井巷道围岩温度场的分布情况，首先在羊场湾煤矿13采区回风下山937高程附近，利用深孔测温技术测定围岩温度，同时测定具有代表性的岩石热物性参数；然后利用COMSOL软件建立数值模型，模拟巷道围岩的温度场；最后通过改变通风时间和风流特性，分析其对该巷道调热圈温度场的影响。结果表明：通过深孔测温可知该巷道原始岩温为28.3℃,调热圈半径为32 m;通过数值模拟可知：其调热圈半径为30.9 m,与实测结果误差为3.4%。随着巷道通风时间的延长，围岩的扰动范围不断增加，围岩温度不断降低，且温度降低速率逐渐变缓；随着风流温度的降低，围岩温度也逐渐下降，且越靠近巷壁的围岩受风流温度的影响越明显；随着风流速度的增大，围岩温度会逐渐下降，当风速大于4 m/s时，围岩温度趋于稳定。