摘 要：深井工作面高温热害严重影响着煤矿的安全生产，而围岩散热是高温热害的主要热源体。为了探索高温围岩散热对巷道内通风风流温度的影响规律，以淮南矿业集团某高温工作面为工程背景，采用理论分析和数值模拟方法对工作面及两侧巷道内风流的温度场分布规律进行了研究，并与现场实测结果进行了对比分析。结果表明：1）随着巷道走向的延伸，巷道内风流的温度以e指数的形式呈增高趋势，巷道越长，在其末端风流温度越接近巷道围岩温度；2）在工作面与运输巷和轨道巷相交区域，由于风流涡旋效应，该区域风流热量不易散出，形成风流温度场与速度场的异常区域，也是回采工作面高温热害治理的关键区域。

　　关键词：深井；高温工作面；围岩散热

　　中图分类号：TD727.5 文献标志码：A 文章编号：1672-1098（2014）03-0045-05

　　随着煤矿开采深度的增大，高温矿井逐渐增多，矿井的高温热害问题严重影响着煤矿的安全生产[1-2]。矿井高温热害主要来自井巷围岩的放热和散热、机械设备运转放热、风流沿井巷向下流动的自压缩热以及运输煤矸石放热等，是造成矿井内风流高温的基本热源，其中尤以井巷围岩的放热和散热最为显著[3]。井巷围岩几乎是一个汲之不尽的热源，当风流流经井巷，由于岩温要比风温高，因而热流往往是从围岩传给风流。井巷越深，这种热流越大，甚至于超过其它热源的热流量之和。

　　为了探索高温围岩散热对巷道内通风风流温度的影响规律，本文以淮南某高温工作面为工程背景，采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法手段，对高温工作面及两侧巷道内风流的温度场分布规律进行了研究，以揭示深井工作面高温热害的形成机理，为高温工作面降温措施的制定提供可靠的依据。

　　1 巷道内风流温度的演化规律

　　井巷围岩与风流间的传热是一个不稳定的传热过程[4]，围岩与风流间的传热计算非常复杂，为简单起见，通常假定井巷开掘在均质、各向同性的岩体里，其断面为圆形；在井巷初揭开时，岩温等于该处的初始岩温；经通风后，巷壁温度发生了变化，继后便稳定在某一确定值上，且在整个井巷的周长上，传热的条件是一样的。井巷围岩传热产生的热流量q又与围岩自身的导热率λ及温度梯度dt/dn成正比。在已知围岩导热率及通风巷道围岩温度梯度的前提下，就可以计算出巷道围岩散出的热量。巷道围岩温度梯度dt/dn在圆形巷道中等于钻孔测出的岩石温度在其径向的变梯度dt/dr，其值随时间的变化而变化，即通风过程会对围岩产生冷却作用。刚开始时，温度梯度dt/dr的值很大，巷道表面温度升高较快，经过一段时间后dt/dr的值会变小。假设经过一段时间通风后，dt/dr的值恰好为（tr-tf）/r0，则井巷围岩传递给风流的热流量可以表示为

　　式中：λ为围岩导热率；tr为初始围岩温度；tf为巷道中风流温度；r0为巷道有效半径；K（α）为通风时间影响系数（与通风时间长短有关）。

　　对于潮气较大的巷道，dL长度范围内的巷道围岩传递给风流的热流量Qr为

　　由于干燥风流的影响，巷道内风流的热流增量Qω又与通风量mω、风流比热cp以及巷道内风流温度的增量dtf成正比[5]，即

　　对于巷道内风流温度预测计算公式（7）而言，在初始围岩温度tr=37 ℃，巷道进风口处（L=0）风流温度t0=24 ℃以及λrUK（α）/mωcpr0=0.004 5 m-1的情况下，巷道内风流温度t随巷道长度L的演化规律如图1所示，随着巷道长度的增大，巷道内风流的温度以e指数的形式呈增高趋势，随着巷道长度的无限延伸，巷道末端风流的温度将接近巷道围岩的温度。

　　L/m

　　2.1 工程背景

---

期刊库（http://www.zgqkk.com），是一个专门从事期刊推广、投稿辅导的网站。
　　本站提供如何投稿辅导，寻求投稿辅导合作，快速投稿辅导，投稿辅导格式指导等解决方案：省级投稿辅导/国家级投稿辅导/核心期刊投稿辅导//职称投稿辅导。

---

　　【免责声明】本文仅代表作者本人观点，与投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站无关。投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站站对文中陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考，并请自行承担全部责任。