掘进巷道不同高宽比对风流传热影响的研究.pdfVIP

－ ＩＳＳＮ １６７１ ２９００ 采矿技术　 第１７卷　 第２期 ２０１７年３ 月 － ＣＮ４３ １３４７/ ＴＤ Ｍｉｎｉｎｇ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＶｏｌ.１７ꎬＮｏ.２ Ｍａｒ.２０１７ 掘进巷道不同高宽比对风流传热影响的研究 １ꎬ２ １ １ꎬ２ 马　 超 ꎬ王海宁 ꎬ解　 彬 (１.江西理工大学 资源与环境工程学院ꎬ　 江西 赣州市　 ３４１０００ꎻ ２.江西省矿业工程重点实验室ꎬ　 江西 赣州市　 ３４１０００) 摘　 要:掘进巷道在地下矿山开采过程中尤为常见ꎬ由于掘进过程中无法及时形成完整的 通风网络ꎬ致使掘进巷道及工作面热害较为严重ꎮ 尽管矿山掘进面热害治理的研究很多ꎬ 但有关不同高宽比的掘进巷道与通风降温关系的研究较少ꎮ 在通风条件相同下ꎬ运用 Ｆｌｕｅｎｔ数值软件模拟分析ꎬ通过改变掘进巷道的高宽比来研究其温度场分布的不同ꎮ 结 果表明ꎬ在温度为３５℃的高温掘进面巷道中ꎬ采用压入式通风方式ꎬ入口风温为２２℃可满 足通风降温的要求ꎻ在相同送风量情况下ꎬ掘进面巷道的高宽比越大ꎬ通风降温效果越好ꎬ 但同一断面上纵向温差也越大ꎻ通过改进掘进巷道高宽比可实现通风降温最优化ꎬ从而为 巷道设计者提供了新的理论依据ꎮ 关键词:掘进巷道ꎻ高宽比ꎻ通风降温ꎻ数值模拟 ｂｉｔ建立高温掘进面的物理模型和数学模型ꎬ利用 ０　 引　 言 Ｆｌｕｅｎｔ软件研究在此相关模型下机械通风温度场在 井下高温热害问题是一直以来困扰矿山深部开 不同高宽比下的分布情况ꎬ从而为井下生产施工提 采的一个重要技术难题ꎬ井下高温地点主要集中在 供一些理论依据ꎮ 独头掘进面ꎬ由于该类作业面施工中无法及时形成 １　 数值模型及相关参数 通风网络ꎬ导致常常因热量无法及时排除出现高温 问题ꎮ 随着开采深度的增加ꎬ热害问题更加明显ꎬ而 １.１　 物理模型 这些掘进面大都通风效果较差ꎬ热害程度较其他作 为了便于分析ꎬ将掘进巷道简化为长方体进行 业面更为严重ꎮ 国内外对此展开了一系列的降温技 模拟分析ꎬ参考«金属非金属矿山设计规程»ꎬ固定 [１￣４] ２ 术研究 ꎬ得出的改善措施较多ꎬ归纳起来主要有 掘进面面积为 １２ ｍ ꎮ 通风方式选择压入式通风: 两大类:一类是通风降温措施ꎻ另一类是人工制冷冷 风筒直径０.６ ｍꎬ模型入口边界为风筒出口ꎬ风筒出 [５] 却风流的措施 ꎮ 考虑到降温成本及工程实施难 风口距离掘进迎头５ ｍꎬ距离地面１ｍꎬ风筒布置在 易程度ꎬ目前机械通风降温在矿山使用较为普遍ꎮ 巷道左侧ꎮ 通风模型见图１(以高宽比１ ∶ １为例)ꎮ ２ 通过改变送风风筒的风温、风速从而实现掘进作业 本文将固定断面积１２ ｍ ꎬ根据高宽比ｒ分别为２ ∶ 面的降温目的ꎮ 然而关于巷道形状对风流传热影响 ３ꎬ３ ∶ ４ꎬ１ ∶ １ꎬ４ ∶ ３ 和 ３ ∶ ２ 五种情况ꎬ参考面积 ＝ × 的研究却鲜见于文ꎮ (ｓ) 长(ａ) 宽(ｂ