本文關(guān)鍵詞：深井銅礦山熱環(huán)境分析與降溫方法研究

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【摘要】：我國部分金屬礦山開始步入深井開采,其“三高”現(xiàn)象逐步顯現(xiàn),其中深井礦山的高溫環(huán)境對生產(chǎn)的影響越來越受到重視和關(guān)注。論文以國內(nèi)某大型銅礦山為研究對象,圍繞金屬礦山熱環(huán)境治理的整套流程來展開,針對井下存在井巷圍巖溫度高,風(fēng)流經(jīng)過巷道時被加熱的時間長,加熱強度大,局部作業(yè)點熱害嚴(yán)重等問題,采用現(xiàn)場測試,理論分析與3DVS、Fluent軟件數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,開展了系列研究。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)以某銅礦山的熱害治理工程實踐為依托,制定深井高溫金屬礦山熱環(huán)境的調(diào)研方法,開展現(xiàn)場熱環(huán)境測試工作,獲取井下熱環(huán)境參數(shù)。定性分析井下熱環(huán)境在縱、橫向空間上的變化規(guī)律,并對主要熱環(huán)境參數(shù)的相關(guān)性進行定量分析,建立基于熱環(huán)境參數(shù)的風(fēng)溫預(yù)測模型;(2)通過現(xiàn)場測試的統(tǒng)計數(shù)據(jù),對井下熱環(huán)境進行科學(xué)的評價,確定井下熱源的主次關(guān)系及井下熱害最嚴(yán)重的地點,并應(yīng)用Dimine軟件構(gòu)建其可視化模型;(3)針對井下熱害嚴(yán)重的地點,提出具體的降溫方案,進一步用Fluent數(shù)值模擬軟件模擬其降溫效果,確定最佳的降溫風(fēng)速與風(fēng)溫;(4)針對井下不同時期所遇到的不同程度的熱害問題研究具體的降溫方法。從理論上充分論證通風(fēng)降溫是否失效及局部制冷降溫的必要性。綜合多年的通風(fēng)與降溫實踐,分析井下逐步形成多種降溫方法綜合應(yīng)用的熱環(huán)境治理體系的全過程。研究結(jié)果表明,礦石及圍巖散熱與機械設(shè)備產(chǎn)熱共占井下總散熱量的71.62%,是造成井下高溫?zé)岘h(huán)境的主要原因,井下熱害最嚴(yán)重的地點為采場與掘進面。井下熱環(huán)境在空間上呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律,但受生產(chǎn)作業(yè)等因素的影響,局部存在較大的波動;各熱環(huán)境參數(shù)間有著不同程度的相關(guān)性,由井下實測統(tǒng)計數(shù)據(jù),可以應(yīng)用Matlab軟件構(gòu)建井下風(fēng)溫預(yù)測的模型。采、掘進作業(yè)面通風(fēng)降溫的臨界風(fēng)速與最佳風(fēng)溫分別為0.75m/s和0.3m/s,22℃和23℃。在充分論證通風(fēng)降溫不能從根本上解決井下熱害問題的基礎(chǔ)上,應(yīng)研究局部或整體的人工制冷降溫技術(shù)并逐步形成以人工制冷為輔的多種降溫技術(shù)綜合應(yīng)用的熱環(huán)境治理體系。
【關(guān)鍵詞】：深井 金屬礦山 熱環(huán)境 降溫方法 采掘面 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD727.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 論文研究背景及意義10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 課題的提出11
• 1.1.3 研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外井下熱害及降溫技術(shù)研究綜述12-15
• 1.2.1 國內(nèi)研究進展12-14
• 1.2.2 國外研究進展14-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容與方法15-17
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容15
• 1.3.2 技術(shù)路線15-16
• 1.3.3 創(chuàng)新點16-17
• 第二章 井下熱源測試與熱環(huán)境變化規(guī)律分析17-31
• 2.1 礦井通風(fēng)與熱害的關(guān)系17
• 2.2 井下熱源及其計算方法17-19
• 2.2.1 高溫礦井井下熱源17-18
• 2.2.2 高溫礦井熱源計算方法18-19
• 2.3 井下熱源測試19-21
• 2.3.1 熱源測試內(nèi)容19-20
• 2.3.2 測試方法與儀器20
• 2.3.3 測試結(jié)果20-21
• 2.4 井下熱環(huán)境預(yù)測21-23
• 2.4.1 井筒內(nèi)風(fēng)流溫度的熱平衡21-22
• 2.4.2 巷道風(fēng)流溫度的熱平衡22
• 2.4.3 采掘面風(fēng)流溫度的熱平衡22
• 2.4.4 預(yù)測結(jié)果22-23
• 2.5 井下熱源主次關(guān)系分析23-25
• 2.6 井下熱環(huán)境的變化與規(guī)律25-30
• 2.6.1 Origin軟件二維圖分析25-28
• 2.6.2 Origin軟件三維圖分析28-30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第三章 井下熱環(huán)境參數(shù)相關(guān)性的數(shù)值分析31-44
• 3.1 熱環(huán)境各參數(shù)相關(guān)性31-33
• 3.2 熱環(huán)境參數(shù)關(guān)系的線性回歸分析33-39
• 3.3 熱環(huán)境參數(shù)的多元二項式回歸分析39-41
• 3.4 風(fēng)溫與巖溫關(guān)系的數(shù)值模擬41-42
• 3.5 風(fēng)溫預(yù)測模型的驗證42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 采掘面降溫數(shù)值模擬研究44-65
• 4.1 Fluent數(shù)值模擬方法44-48
• 4.1.1 Fluent軟件44-45
• 4.1.2 Gambit建模45
• 4.1.3 控制方程45-46
• 4.1.4 數(shù)值模擬參數(shù)及邊界條件的設(shè)定46-48
• 4.2 采場降溫方法的研究48-52
• 4.2.1 采場結(jié)構(gòu)48-49
• 4.2.2 采場通風(fēng)降溫方案49-52
• 4.3 采場通風(fēng)降溫的數(shù)值模擬研究52-56
• 4.3.1 方案優(yōu)選52-54
• 4.3.2 最佳降溫風(fēng)速與風(fēng)溫54-56
• 4.4 掘進作業(yè)面降溫方法術(shù)研究56-60
• 4.4.1 掘進面概況56-57
• 4.4.2 掘進面通風(fēng)降溫數(shù)值模擬57-58
• 4.4.3 掘進面最佳降溫風(fēng)速與風(fēng)溫58-60
• 4.5 不同寬高比下掘進面的降溫數(shù)值模擬60-64
• 4.5.1 不同寬高比模型的構(gòu)建60
• 4.5.2 迭代計算60-61
• 4.5.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析61-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第五章 深井銅礦山降溫方法研究65-81
• 5.1 基本條件65-67
• 5.1.1 通風(fēng)系統(tǒng)65-66
• 5.1.2 井下熱環(huán)境條件66-67
• 5.1.3 續(xù)建工程67
• 5.2 通風(fēng)降溫方法研究67-70
• 5.2.1 大型機械化盤區(qū)通風(fēng)技術(shù)研究67-68
• 5.2.2 不同生產(chǎn)時期通風(fēng)技術(shù)研究68-70
• 5.3 進風(fēng)源預(yù)冷降溫方法研究70-75
• 5.3.1 熱空氣進入井下巷道后的熱交換過程70-72
• 5.3.2 預(yù)冷工程及其效果驗證72-75
• 5.4 通風(fēng)降溫失效與局部制冷降溫的必要性分析75-76
• 5.4.1 通風(fēng)降溫失效的臨界情況分析75
• 5.4.2 局部制冷降溫的必要性75-76
• 5.5 人工制冷降溫研究76-80
• 5.5.1 基本條件76-77
• 5.5.2 方案的提出77-79
• 5.5.3 技術(shù)經(jīng)濟比較79-80
• 5.6 本章小結(jié)80-81
• 第六章 結(jié)論與展望81-83
• 6.1 結(jié)論81-82
• 6.2 展望82-83
• 參考文獻83-86
• 附錄86-97
• 附錄A 2014 年井下熱環(huán)境實測數(shù)據(jù)86-91
• 附錄B 2013 年井下熱環(huán)境及通風(fēng)系統(tǒng)實測數(shù)據(jù)91-93
• 附錄C 2012 年井下熱環(huán)境及通風(fēng)系統(tǒng)實測數(shù)據(jù)93-95
• 附錄D 技術(shù)方案網(wǎng)絡(luò)結(jié)算結(jié)果95-96
• 附錄E 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)單線立體圖96-97
• 致謝97-98
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果98-99

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本文編號：799923