深部煤炭資源開采的工作面微氣候研究.pdf

1、隨著能源需求的增長，煤礦開采深度不斷增加，導致原巖溫度日益升高，回采與掘進工作面的高溫熱害問題日益嚴重。熱害問題的起因是多方面的，除空氣自壓縮放熱和井下機電設(shè)備放熱外，深部圍巖散熱和采空區(qū)內(nèi)氧化放熱的影響也十分顯著。所以，有必要研究井下工作面的通風和熱環(huán)境狀況，進而尋求改善井下微氣候的有效途徑。目前，國內(nèi)外煤礦行業(yè)應(yīng)用最廣泛的是以干球溫度等單一參數(shù)作為客觀評判標準的方法，且對其在井下工作面內(nèi)上限值的規(guī)定也各有不同，其依據(jù)主要是長期實踐經(jīng)

2、驗，但缺乏足夠的理論依據(jù)。隨著開采深度增大及其環(huán)境的變化，修訂該指標或提出新的指標是必要的。
　　 本文結(jié)合我國井下采掘工作面實際情況，通過分析、總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)有極端熱環(huán)境人體舒適性模型后認為：我國《煤礦安全規(guī)程》中僅將干球溫度及風速作為評價井下熱害的指標，但在實際生產(chǎn)作業(yè)過程中，礦工的熱舒適性水平是生理和心理、客觀與主觀相結(jié)合的綜合作用，單純的干球溫度或風速很難達到全面評價井下熱害的目的。故提出了用人體熱平衡條件下皮膚平均溫度作

3、為礦井極端環(huán)境下人體舒適性評價標準。
　　 井下微氣候中，工作面內(nèi)空氣溫度及風速對煤礦安全生產(chǎn)、礦工井下作業(yè)情況影響很大。故本文考慮典型U型采場的幾何形態(tài)、地質(zhì)條件和通風方式，通過實驗室縮小模型試驗對其進行了研究，驗證了相關(guān)文獻中提出的流體/多孔介質(zhì)動力學模型的正確性。并根據(jù)該數(shù)學模型模擬所得某礦井工作面內(nèi)溫度和風速結(jié)果以及東灘煤礦三名從事不同生產(chǎn)作業(yè)礦工的實測情況，對該工作面的環(huán)境狀況以及這三名礦工的熱舒適性水平進行了評價與分

4、析。
　　 根據(jù)礦工在不同新陳代謝量條件下井下作業(yè)達到熱平衡時皮膚平均溫度結(jié)果發(fā)現(xiàn)，可將我國《煤礦安全規(guī)程》中干球溫度指標上限由現(xiàn)有的26℃有條件地放寬至28℃。并且在相同環(huán)境條件下，通過計算從事不同強度作業(yè)礦工的皮膚濕度、出汗率、工作時間上限等主觀熱應(yīng)力指標的分布規(guī)律再次對該修改值的正確性進行了驗證。
　　 最后，為了全面評價井下熱環(huán)境，本文還應(yīng)用人體熱平衡模型，參照ASHRAE公布的新有效溫度圖中人體舒適區(qū)標準，選取