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噴漿支護(hù)掘進(jìn)工作面降溫方案研究

2020-09-19 02:23:54譚星宇廖文景謝賢平
金屬礦山 2020年8期
關(guān)鍵詞:圍巖混凝土

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。……

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