矿井回采工作面热源分析及其空气冷却系统研究土资建筑建环

摘 要高温矿井工作面存在热源密度大、热湿环境恶劣等问题，严重影响生产效率和矿工健康。传统空调系统难以有效控制工作面热湿环境，亟需研究工作面热源特性，并基于此研究适用于回采工作面的高效空气冷却系统。本论文对多种工作面，包括炮采工作面、普采工作面和综采工作面的热源特点进行归纳，并总结各类热源计算方法。在一定工作面长度范围内，将各类热源简化为工作面长度的线性关系式以研究影响工作面热湿环境的主要热源形式。结果显示，煤矿炮采工作面、普采工作面及金属矿炮采工作面的主要热源均为围岩放热、机电设备放热与氧化放热；煤矿综采工作面的主要热源为围岩放热、机电设备放热、矿物运输放热与氧化放热。在考虑主要热源的前提下，以煤矿综采工作面为例，采用 Airpak 软件对不同送风方式进行模拟研究和优化，包括集中冷却、采用热幛隔热的集中送风、采用蓄冷材料充填的集中送风和分段冷却等方式。在相同送风温度和总进风风量的前提下，比较工作面人员主要活动区的空气温度分布。结果显示，集中送风工作面进出口温度范围在 11.0~41.9℃，存在进口温度低而出口温度高的问题。在工作面后段采用小型空冷器接力降温可解决后段温度高的问题。采用热障隔离部分热源后，空气温度可明显降低。采用蓄冷材料降温的关键在于提高蓄冷表面传热系数。当传热系数为 50 W/(m2∙K)时，工作面温度范围为 11.0~27.8℃。分段冷却可更有效解决集中冷却进出口温度分布不均匀性的问题，研究工况下，工作面的温度分布为 20.1~39.7℃。- I -关键词： 回采工作面，热源特性，空气冷却系统，数值模拟，温度分布Characteristics of heat sources at working faces of mines and studies on air cooling systemsAbstractThere are many problems in the working face of high temperature mine, such as high heat source density and bad thermal environment, which seriously affect the production efficiency and miners’ health. The traditional air conditioning system is difficult to control the working face's thermal environment, so it is urgent to study characteristics of heat sources and high efficiency air cooling system. This paper sums up the characteristics and calculation methods of heat sources in various working...