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矿井通风与安全_矿井热害
矿井通风与安全;8.1 概述;8.2 矿井主要热源及其散热量; 一、井巷围岩传热
1.围岩原始温度的测算
围岩原始温度是指井巷周围未被通风冷却的原始岩层温度。由于在地表大气和大地热流场的共同作用下,岩层原始温度沿垂直方向上大致可划分为三个层带:
变温带:在地表浅部由于受地表大气的影响,岩层原始温度随地表大气温度的变化而呈周期性地变化,称变温带。
恒温带:随着深度的增加,岩温常年基本保持不变,这一层带称为恒温带,恒温带的温度约比当地年平均气温高1~2℃。
; 增温带:在恒温带以下,由于受大地热流场的影响,在一定的区域范围内,岩层原始温度随深度的增加而增加,大致呈线性的变化规律,这一层带称为增温带。
地温率:指恒温带以下岩层温度每增加1℃所增加垂直深度,即: m/℃
; 地温梯度:指恒温带以下,垂直深度每增加100m时,原始岩温的升高值,它与地温率之间的关系为:
Gr=100/gr ℃/100m
式中 gr─地温率,m/℃;
Gr─地温梯度,℃/100m;
Z0、Z─恒温带深度和岩层温度测算处的深度,m;
tr0、tr─恒温带温度和岩层原始温度,℃。
; ; 2.围岩与风流间传热量
井巷围岩与风流间的传热是一个复杂的不稳定传热过程。常将复杂的影响因素归结到传热系数中讨论。因此,井巷围岩与风流间的传热量可按下式计算:
Qr=KτUL(trm-t), kW
式中 Qr─井巷围岩传热量,kW;
Kτ─围岩与风流间的不稳定换热系数,kW/(m2·℃);
U─井巷周长,m;
L─井巷长度,m;
trm─平均原始岩温,℃;
t─井巷中平均风温,℃。; 二、机电设备放热
1.采掘设备放热
采掘设备运转所消耗的电能最终都将转化为热能,其中大部分将被采掘工作面风流所吸收。风流所吸收的热能中小部分能引起风流的温升,其中大部分转化成汽化潜热引起焓增。采掘设备运转放热一般可按下式计算:
Qc=ψN, kW
其中 Qc─风流所吸收的热量,kW;
ψ─采掘设备运转放热中风流的吸热比例系数;ψ值可通过实测统计来确定。
N─采掘设备实耗功率,kW。 ; 2.其它电动设备放热
电动设备放热量一般可按下式计算:
Qe=(1-ηt)ηmN, kW
其中 Qe─电动设备放热量,KW;
N─电动机的额定功率,kW;
ηt─提升设备的机械效率,非提升设备或下放物料ηt=0;
ηm─电动机的综合效率,包括负荷率、每日运转时间和电动机效率等因素。 ;三、运输中煤炭及矸石的放热
在以运输机巷作为进风巷的采区通风系统中,运输中煤炭及矸石的放热是一种比较重要的热源,其放热量一般可用下式近似计算: KW
Qk─运输中煤炭或矸石的放热量,KW;
m─煤炭或矸石的运输量,Kg/s;
Cm─煤炭或矸石的比热,KJ/(Kg·℃);
Δt─煤或矸石与空气温差,℃。可由实测确定,也可用下式估算:
L─运输距离,m;
tr─运输中煤炭或矸石的平均温度,一般较回采工作面的原始岩温低4~8℃;
twm─运输巷道中风流的平均湿球温度,℃。;四、矿物及其它有机物的氧化放热
井下矿物及其它有机物的氧化放热是一个十分复杂的过程,很难将它与其它热源分离开来单独计算,现一般采用下式估算: kW
式中 Q0─氧化放热量,kW
V─巷道中平均风速,m/s;
q0─当V=1m/s时单位面积氧化放热量,kW/m2;在无实测资料时,可取3~4.6×10-3 kW/m2。
; 五、人员放热
在人员比较集中的采掘工作面,人员放热对工作面的气候条件也有一定的影响。人员放热与劳动强度和个人体质有关,现一般按下式进行计算:
kW
Qw0─人员放热量,kW
n─工作面总人数;
q─每人发热量,一般参考以下数据取值;静止状态时取0.09~0.12kW;轻度体力劳动时取0.2kW;中等体力劳动时取0.275kW;繁重体力劳动时取0.47kW。; 六、热水放热
井下热水放热主要取决于水温、水量和排水方式。当采用有盖水沟或管道排水时,其传热量可按下式计算:
kW
Qw─热水传热量,J;
Kw─水沟盖板或
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