巷道圍巖不穩定換熱系數計算方法探討

王紅兵 賈敏濤

(1.銅陵有色金屬集團股份有限公司冬瓜山銅礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

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巷道圍巖不穩定換熱系數計算方法探討

王紅兵1賈敏濤2，3，4

(1.銅陵有色金屬集團股份有限公司冬瓜山銅礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

為了更好地解決高溫礦井熱害，從圍巖導熱過程出發，在保證工程精度要求的前提下進行必要假設，建立圍巖熱傳導微分方程，利用分離變量法求解出巷道圍巖內部溫度分布函數；將其帶入圍巖不穩定換熱系數定義式，求解出不穩定傳熱系數理論計算式；最后利用Mathematica數學計算軟件進行擬合計算，給出了不穩定傳熱系數簡化計算式，經過擬合數據比較，簡化計算式擬合誤差為0.005 990 04，證明該簡化計算式可靠。

不穩定傳熱系數 Mathematica 圍巖散熱 地熱預測

研究表明，圍巖散熱是深井礦山的主要熱源，隨著礦井深度增加，所占比重還將進一步升高。圍巖散熱量計算是確定采掘工作面降溫冷負荷、礦井降溫設備裝機冷負荷的依據，其準確程度直接關系著工作面降溫冷負荷計算和礦井巷道風流溫度的預測精度。

1 圍巖不穩定換熱系數定義

前蘇聯學者А.Н.舍爾巴尼[1]在1953年提出，不穩定換熱系數是指巷道圍巖深部未冷卻巖體與空氣間溫差1 ℃時，每小時從1 m2巷道壁面向(從)空氣放出(吸收)的熱量，是圍巖的熱物理性質、井巷形狀尺寸、通風強度及通風時間等的函數。……