金属矿山深热矿井空气温度的灰色预测

金属矿山深热矿井气温的预测计算是一个难题。本文探讨了应用灰色系统预测理论来解决这一难题的新途径。

金属矿山深热矿井空气温度的灰色预测

金属矿山深热矿井的气温预测计算是－个难题，本文探讨了应用灰色系统预测理论来解决这一难题的新途径，并通过实例验证了该方法的可行性和有效性，它不仅对矿井气温的预测是适用的．而且对矿业系统中其它相关参数的预测也有适用价值。

深热矿井保护层采面瓦斯综合治理技术

针对张集煤矿下保护层开采1122(1)面回采期间瓦斯治理的实践,提出了立体抽采模式。该矿采用本煤层顶板高抽巷、尾抽巷、轨巷顺层孔、上隅角埋管、插管及被保护层底板底抽巷等抽采手段,配合风排,确保了工作面回采过程中回风流中瓦斯浓度保持在0.5%以下,被保护层瓦斯预抽率达到66.6%,赋存瓦斯压力降低到0.5MPa,保护层开采效果明显。

深部矿井煤炭−地热协同开采系统研究

在煤炭资源深部开采趋势下,矿井高温热害问题日益严重,引起矿井高温热害的热源实质为可持续利用的地热能,在进行煤炭开采的同时将深部矿井地热能提取并进行资源化利用,是建设绿色矿山、降低矿井碳排放的创新途径。总结了国内外深部矿产和地热能共采现状,从工艺流程和关键设备方面分析了煤炭−地热协同开采的可行性,最终提出一种煤炭−地热协同开采系统。该系统总体采用闭式循环,包括地面热能利用系统和井下取热系统,通过在预采煤层水平钻孔并布置同轴套管换热器提取煤层地热能,并由地面热泵机组将从井下开采的低品位地热能进行利用。秉承“先采热、后回采”的时间和空间协同原则,预先在回采工作面前向划分采热工作面,提出顺序采热、交替采热2种模式,确保采热过程对采煤过程无干扰。分析了空间协同设计、煤层钻孔、高效采热和智能监控调控等关键技术,对煤炭开采和地热能提取进行井下空间协同设计,提出基于煤层注水的同轴套管换热器布置工艺,使用快捷装配式同轴套管换热器可进行多种组合实现高效采热,构建智能监控调控平台并提出相关优化模型,构建取热量计算模型,提出智能控制采热方式。简化煤系地层传热过程,构建煤层采热传热模型,可根据回采工作面实际情况和出口风流参数对回采工作面采热能力进行计算评估。根据煤层采热传热模型,分析得出煤层初始温度、煤炭运输量、回采工作面出口风流温度、风流含湿量变化量是决定煤层采热量的关键参数。定义回采工作面风流含湿量不变且回采工作面出口风流等效温度不高于28℃时的采热量为煤层最大采热量。系统的应用将会使深部矿井热害资源化,不仅解决了煤炭开采热害问题,而且实现了深部矿井地热能综合利用。

矿井热害治理技术分析

在当前时期的矿井开采工程实践中,治理热害的安全保障措施已经普遍得到了采矿企业人员的重视。热害的产生形成根源呈现多样性与复杂性,因此决定了全面进行矿井空间热害治理的技术方法也要得到合理的采用。本文探讨了矿井热害的工程治理常用技术措施,采取科学有效的治理井下空间热害技术手段,切实维护开采生产操作中的人员健康安全。

基于虚拟教研室的校企共建式矿井热害防治课程建设

近年来矿井开采向深层扩展,高温地热问题逐渐凸显出来,这对井下工人有严重的危害,高校安全工程专业如何高效培养矿井热害防治专业人才是现阶段亟须考虑的一个问题。“双培计划”项目打破了传统教育固定地点、时间、人物的局限性,让学生的学习不再局限于坐在课堂学习知识,既有利于学生拓宽专业视野,也有利于各学校之间的优秀资源共享。推动虚拟教研室的建设,建立符合矿井热害防治课程需求的校企共建式特色课程,最终提高教学质量是现阶段的重点研究对象。

基于组合赋权雷达图的矿井热环境评价

为科学评价矿井热环境,采用层次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)、熵权和改进雷达图模型相结合的方法对矿井热环境进行综合评价。在矿井热环境评价及人体热舒适度分级标准研究成果基础上,以风温、相对湿度、风速等气候环境作为影响矿井热环境的主要因素,构建矿井热环境评价体系。将AHP和熵权法耦合以确定各评价指标权重,并基于改进的雷达图模型确定矿井热环境各评价等级的评估区间和评价对象的评估值。最后,以孟村煤矿401101采煤工作面上隅角为实例进行热环境评价,得到401101采煤工作面上隅角热环境综合评价值为0.2050,评价等级属于“等级Ⅴ很不舒适”,评价结果与现场情况相符。基于组合赋权雷达图的矿井热环境评价模型能够准确、定量、直观地展示矿井热环境状况,可为矿井优化井下热环境提供参考。

热害矿井巷道围岩冷水截流降温技术

为了缓解矿井热害问题,提出了向巷道围岩中置入冷水管,通过冷水管截流高温的方法来降低围岩温度。根据相似性原理搭建了高温围岩冷水截流降温实验系统,改变冷水流速、通入时长和围岩温度等进行实验;结合COMSOL模拟分析了冷水管不同管径、不同间距布局对巷道围岩冷水截流降温效果的影响。结果表明:其他条件不变时,围岩降温幅度随着冷水流速,通入时长以及围岩与冷水的温差的增大而增大;模拟实际巷道围岩冷水截流降温,在冷水管管径为10 cm,竖直方向间距为2.5 m时,降温后巷道壁面的平均温度为23.4℃。

高温矿井多孔介质相变蓄热降温研究及设计

为了解决机械通风难以满足高温矿井降温需求的问题,提出由石蜡和膨胀石墨构成多孔介质相变蓄热模块来达到巷道降温效果的方法,基于Fluent模拟软件,对通风和相变蓄热联合降温多条件下巷道温度场进行数值模拟,确定相变蓄热模块的设计参数,最后对掘进巷道热环境进行模拟研究和方案设计。研究结果表明:相比于仅通风降温,联合降温效果明显;采用双侧布置相变模块降温效果明显优于单侧布置工况;随着风速逐渐递增,降温效果下降,且降温幅度减小;模块厚度分别为100,200 mm时降温效果基本一致,厚度300 mm时,巷道温度明显升高。

多层隔热下工作面进风巷围岩传热特性

深部矿井热害问题日益凸显,严重威胁作业人员生命健康,进一步影响矿井生产效益。本文通过围岩钻孔实验方法,研究了门克庆煤矿2102工作面、3100工作面、3106工作面及3107工作面进风巷围岩温度随径向深度变化规律;基于ANSYS软件,对膨胀玻化微珠水泥隔热材料与空气夹层协同隔热效果进行研究。研究结果表明:围岩温度与径向深度之间的关系符合ExpAssoc模型,相关系数R2为0.99106;膨胀玻化微珠水泥隔热材料与空气夹层厚度均为3 cm、6 cm、9 cm、12 cm、15 cm、18 cm时,材料-空气协同隔热顺序与空气-材料协同隔热顺序相比,原巷道壁面温度更高,调热圈半径更小,隔热效果更好;材料-空气协同隔热时,空气夹层厚度在12 cm内对隔热效果影响更大,材料层厚度在6~18 cm内对隔热效果影响更大;对流换热系数与隔热层厚度呈反比,空气夹层厚度在12 cm内其变化幅度大,而受材料层厚度影响较小。本文研究结果可为矿井多层隔热降温提供参考。

改进AHP耦合灰色聚类法的矿井人体热舒适评价

为了准确地对矿井人体热舒适进行评价,将定性分析和定量计算相结合,提出了一种改进层次分析法(AHP)耦合灰色聚类法的矿井人体热舒适评价方法。结合充分的调研建立了矿井人体热舒适评价体系,据此构建了指标评价体系结构模型,并计算各指标权重。运用灰色聚类法处理指标中不确定和不完整的信息,确定评价灰类及白权化函数,聚类分析出评价目标所属的舒适等级。将所建的评价模型应用于豹子沟煤矿二采区205工作面进行实证分析。结果表明,205工作面人体热舒适评价结果为舒适,符合实际生产状况,表明该方法有效可行,从而为矿井人体热舒适可靠评价提供新的理论支持。

太阳能矿井水源热泵系统节能环保分析

从矿井水源热泵系统、太阳能热泵系统以及太阳能矿井水源热泵系统的工作原理方面对太阳能矿井水源热泵系统展开研究,重点针对太阳能矿井水源热泵系统中的太阳能热泵系统进行设计,最后从能耗、节能效果以及环保效果三个层面对太阳能矿井水源热泵系统的节能环保效果进行了综合分析。

高温矿井采煤工作面高效降温方法研究

随着煤矿开采的不断深入,在地温梯度的作用下,工作面的热害问题日益突出。在高温煤矿开采面,由于开采过程中围岩的散热和机电设备的散热,导致工作面的热损伤。煤矿开采过程中,高温环境不仅会给工人的身体和心理健康带来极大的威胁,而且还会给煤矿的安全生产带来极大的威胁,为此,亟需开展煤矿开采面高温热害的高效降温方法研究。通过对煤矿高温热害成因的剖析,本文通过采煤工作面有效降温措施与冷水管网监控系统相结合的综合防治方法治理高温热害,对实现矿井安全生产具有重大的现实意义。

煤矿井口智能化降温系统在郭屯煤矿的应用

郭屯煤矿主要开采煤层大部分位于二级热害区,因此面临着严峻的高温热害问题。本文在深入分析现有解决井下热害问题技术的基础上,综合考虑郭屯煤矿现状,提出采用地面集中式井口降温技术的解决方案,通过将夏季井口室外进风由温度34.4℃/相对湿度66%降低到温度20℃/相对湿度90%,减轻了井下降温系统处理负担,最终改善矿工的作业环境并提升生产效率。此外,通过集成智能化控制系统来实现对系统运行状态的实时监测,从而保证维护工作的及时性和高效性。

矿井热环境评价及其应用

运用模糊综合评价法对热害矿井热环境进行了评价,构建了矿井热环境评价指标的隶属函数,并采用层次分析法对评价指标的重要程度及其算法进行了分析,以此来确定矿井环境的评价等级.设计了热环境评价系统软件,并以济宁二号煤矿714九采区沿程各巷道的环境状况为例进行了热环境评价,实际考察评价结果与现场完全符合.本评价系统及其软件完全可在热害矿井中应用.

热害矿井掘进工作面换热特性

为量化热害矿井掘进工作面的换热特性,根据其通风和换热特点,以掘进工作面冲击射流换热系数的影响因素关联式为基础,结合工程实践中常见参数对换热系数影响因素进行了1∶1的ANSYS数值模拟试验和1∶3的室内相似模拟实验。结果表明:模拟和实验结果在数值范围和变化趋势两方面吻合程度都较高。对数值模拟和实验结果进行回归分析,得到了掘进工作面冲击射流换热系数影响因素关联式的具体形式。数值模拟和实验结果回归分析式的相关系数分别为0.925和0.944。

热害矿井巷道温度场分布规律研究

为解决深部开采带来的热害问题,基于地质学和热力学理论,建立了热害矿井巷道温度场的数学模型,研究了巷道内部温度场随埋深和通风热速的变化规律。计算结果表明,巷道温度场对埋深的敏感度要高于风速、温度随埋深的增加而呈阶段性递增。控制入口温度是解决矿井热害的关键。以上结论为矿井热害的综合治理提供了重要依据。

基于热舒适方程的矿井热舒适性研究

基于热舒适方程和评价指标,在矿井热环境舒适性评价研究中,首次将空气干球温度、相对湿度、风速3个参数综合起来,评价矿井热环境的热舒适性,结果表明,在满足一定矿井热环境相对湿度和风速的条件下,可以把煤矿井下工作面的干球温度提高到27℃,并且得出在这3个基本参数共同作用下对人体热舒适性影响的变化规律,在此基础上参照ASHRAE公布的焓湿图,添加风速参数绘制出矿井热环境的人体热舒适区域。热舒适区域80%～100%的相对湿度适用于煤矿井下实际条件,1～4m/s的风速满足《煤矿安全规程》的规定。研究得出的矿井热舒适区域可作为矿井降温和矿井热环境评价的标准。

热害矿井冷负荷分析

以热害矿井风流为研究对象,建立能量平衡方程,通过理论推导出非稳定多股流冷负荷表达式、稳流冷负荷表达式、稳定流忽略动能变化、忽略势能变化、忽略风机做功影响等5种情况下冷负荷表达式,推导了井下湿空气焓变的表达式和围岩散热计算过程,案例分析和计算矿井冷负荷,对热害矿井治理和设计具有良好的理论指导意义。

论矿井热害治理技术

随着煤矿开采深度的增加,矿井热害问题日益突出,给矿井的安全生产带来严重影响。机械制冷降温技术已取代了传统的降温方法,成为矿井降温的主要手段。机械制冷降温技术结合传统的降温方法进行综合降温,是实现高效、节能的有效途径。论述了国内外常用的一些降温技术和方法、矿井降温设计过程中的一些计算方法,指出矿井热害治理过程中需要注意的问题,并说明了高效、节能是矿井热害治理技术的发展趋势。