高温矿井工作面热害控制模拟研究及系统优化.pdf

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1、第25卷第12期中国矿业Vo1．25。No．122016年12月CHINAMININGMAGAZINEDec．2O16高温矿井工作面热害控制模拟研究及系统优化朱国龙，周鹏，宫伟力，孟宪宇(1．深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京100083；2．中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083)摘要：针对典型煤矿的深部高温热害威胁，在徐卅l矿区建立的“以矿井涌水为冷源的深井降温系统”取得了良好效果，但也仍存在优化潜力。本文以徐州张双楼矿井热害控制为例，应用流固传热及边界层理论数值模拟的方法，建立工作面的岩石一空气耦合传热模型，对降温系统干预下的深井工作面温度场进行了研究。利用系

2、统运行实测结果对模型进行验证，证明了模型的准确性和适用性。通过对降温系统不同工况进行模拟，为现场降温系统提出了优化方案。关键词：深井热害；流固传热；低Re数k一￡模型；边界层；HEMS系统优化中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1004—4051(2016)12—0159～06NumericalsimulationresearchondeepmineworkfaceheathazardscontrolandcoolingsystemoptimizingZHUGuolong，ZHOUPeng，GONGWeili，MENGXianyu’(1．StateKeyLaboratoryofGe

3、omechanicsandDeepUndergroundEngineering，ChinaUniversityofMining＆Technology(Beijing)，Beijing100083，China,2．InstituteofMechanicsandEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijing100083，China)Abstract：HeathazardsinChina’stypicalcoalminesbecomemoreandmoreseriouswiththeincreaseofmining

4、depth．Recently，thehigh—temperatureexchangemachinarysystem(HEMS)byusingcoalmineinflowisemployedinXuzhouMiningGroupdeepcoa1mines．Fieldexperimentsshowthatthiscoolingsystemachievesobviouseffectinheathazardcontrol，buttheresearchesonmechanismandtheoptimizingofHEMSsystemarestillneeded．Basedonthefieldexper

5、imentinZhangshuang1oucoalmine，thenumericalsimulationareperformedwiththerock—aircoupledheattransmissionmode1．Thesolidheattransferandflowboundarylayertheoryareemployedandthenthemodelisexaminedbythefieldmonitoreddata，whichshowsthemodelisreliableinworkingfacecoolingsimulation．Withthesimulatingresultsfo

6、rdifferentHEMSworkingconditions，thetemperaturefieldandvelocityfieldatworkingfaceareobtained，andthesystemoptimizingparametersarealsoprovidedwith17centigradeand3m／soutletvelocity．Themodelandsimulatingtestmethodsmayprovidebasisandideasforsimilarventilationandcoolingsystemsoptimization．Keywords：deephea

7、thazard；fluid—solidheattransfer；lowRek一￡model；boundarylayer；high-temperateexchangemachinaryststem(HEMS)optimizing随着煤矿开采深度的进一步增加，尤其是位于的环境温度达到32℃，传统通风回风温度高达我国东部地区的矿井在深部开采过程中普遍受到36℃，均超出了我国相关规定中的温度上限值]。高温热害的的威胁