采煤工作面围岩温度场及采空区热风作用下的风温预测方法研究

基本信息
批准号:51574249
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:秦跃平
学科分类:
依托单位:中国矿业大学(北京)
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吴建松,刘伟,孔松,宋怀涛,齐艺裴,王健,董占元,许声弟,郭开元
关键词:
围岩温度场无因次分析采煤工作面采空区热风风温预测
结项摘要

With the increase of mining depth, high-temperature thermal disaster becomes increasingly prominent, and it has a serious threat to the personnel's physical health and safety in production. The coalface is a place where has a serious concentration of personnel and also is a place with most serious thermal disaster. The airflow temperature forecast of coalface is the basis of governance of thermal disaster. The project establishes the mathematical model of temperature field of surrounding rock in the moving coordinates; exploit software of temperature field of surrounding rock with finite-volume method. By numerical calculation and dimensionless analysis, the dimensionless excess temperature distribution of surrounding rock, dimensionless empirical formula will be obtained. The project also establishes analytic and computable model with finite-volume method and exploit tridimensional numerical simulation software, the air leakage of goaf, temperature distribution rule will be obtained. Establishing coalface wind-warm syndrome forecast mathematic model by considering the heat transfer of surrounding rock, the goaf hot blast and other thermal source, establish the coalface air temperature prediction mathematical model. Using the finite difference method to develop the computer software which is due to predict airflow temperature and chilling requirement of the coal working face, selecting the typical high temperature mine to field test surrounding rock temperature, temperature field in goaf areas, air temperature and air flow distribution in working face. And test the thermal physical parameters of coal - rock in the laboratory,verify and improve the numerical simulation software that we are development comprehensively. The research achievements will provide scientific methods and means for cooling design and cooling decision of coal mining work face even coal mine with high temperature.

随着煤矿开采深度的增加,高温热害问题日益突出,严重影响工人身体健康和安全生产。采煤工作面是井下人员最集中、热害最严重的场所。风温预测是采煤工作面热害治理的基础。本项目拟建立移动坐标下高温采煤工作面围岩温度场数学模型,运用有限体积法开发围岩温度场数值模拟软件,通过数值计算和无因次分析,得到工作面围岩无因次过余温度分布规律及无因次放热经验公式;建立采空区漏风的有限体积法解算模型并开发三维数值模拟软件,得到采空区漏风的风量和温度分布规律;综合考虑围岩散热、采空区热风以及其它热源,建立采煤工作面风温预测数学模型,采用有限差分法开发预测采煤工作面风流温度和需冷量的计算机软件,选择典型高温矿井进行围岩温度场、采空区温度场、工作面风流温度和风量分布的现场测试,并在实验室测试煤岩热物理参数,全面验证和完善所开发的数值模拟软件。研究成果将为高温采煤工作面乃至高温矿井的降温决策和降温设计提供科学的方法和手段。

项目摘要

我国深部矿井的安全高效开采正严重遭受到高温热害问题的威胁,煤矿井下受到高温热害威胁的主要场所之一便是采煤工作面。本项目建立了高温采煤工作面推进过程中围岩温度场无因次数学模型,编制了相应解算程序,计算了推进过程工作面围岩温度场分布规律;建立了围岩温度场、落煤、采空区热风等多因素耦合作用下采煤工作面风温预测及需冷量计算数学模型,编制开发了高温采煤工作面风温预测及需冷量计算软件,成功对新巨龙矿某采煤工作面需冷量进行了计算;建立了进风顺槽中的风温预测数学模型,计算了进风顺槽布置空冷器时的风流温度变化;建立了采煤工作面非均质围岩温度场数学模型,并编制了数值计算程序,计算了采煤工作面非均质围岩温度场分布规律;建立了周期性边界巷道围岩温度场数学模型,开发了周期性风温下巷道围岩散热计算软件;讨论了周期波动边界下围岩体内部温度波变化规律;制作了巷道围岩温度相似模拟实验并设计周期性实验系统,成功观测了巷道围岩周期性温度变化规律,验证数值模拟的正确性;研制了停采面注气需要的干冰相变发生器,并成功应用于阳泉五矿停采面。研究成果为高温采煤工作面乃至高温矿井的降温决策和降温设计提供重要的理论支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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