噴漿支護(hù)掘進(jìn)工作面降溫方案研究

譚星宇 廖文景 謝賢平

（1.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012；2.湖南銘生安全科技有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012；3.金屬礦山安全技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410012；4.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093）

隨著礦山開采深度的增加，井下地?zé)犸@著提高，通常礦山深部掘進(jìn)工作面熱害最為突出。噴漿支護(hù)的掘進(jìn)工作面溫度除受入口風(fēng)流溫度、風(fēng)量、圍巖放熱等因素影響外［1-2］，還受到噴漿支護(hù)后混凝土水化放熱的影響，本項(xiàng)目考慮以上因素對(duì)噴漿支護(hù)掘進(jìn)工作面溫度的影響，利用流體力學(xué)軟件Fluent開展噴漿支護(hù)掘進(jìn)工作面降溫方案的研究。

1 噴漿支護(hù)掘進(jìn)工作面溫度主要影響因素

掘進(jìn)工作面熱源包括圍巖放熱、機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)放熱、混凝土水化放熱、爆破放熱和人體放熱等，均是造成掘進(jìn)工作面溫度升高的因素。對(duì)于噴漿支護(hù)的掘進(jìn)工作面，圍巖放熱和混凝土水化放熱是溫度升高的主要影響因素。此外，掘進(jìn)工作面的風(fēng)量和入口風(fēng)流溫度是掘進(jìn)工作面溫度的關(guān)鍵影響因素。

（1）圍巖放熱。當(dāng)圍巖巖體與在井巷中流動(dòng)的空氣存在溫度差時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱交換，這種熱交換是一種極為復(fù)雜的對(duì)流換熱過程。在工程上，井巷圍巖放熱量

式中，Qr為井巷圍巖放熱量，W；kτ為圍巖與風(fēng)流間的對(duì)流換熱系數(shù)，W/（m2?℃）；U、L為井巷周長和長度，m；tr為巷道平均原始巖溫，℃；tb為巷道平均風(fēng)溫，℃。由式（1）可知圍巖的放熱量與對(duì)流換熱系數(shù)、圍巖與空氣的接觸面積、圍巖與空氣的溫差成正比，當(dāng)tr大于tb時(shí)圍巖放熱。……