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埋深对井巷温度场分布影响的研究

埋深对井巷温度场分布影响的研究

第22卷第3期 辽宁工程技术大学学报 2003年6月 Vol.22 No.3 Journal of Liaoning Technical University Jun. 2003

文章编号:1008-0562(2003)03-0301-02

埋深对井巷温度场分布影响的研究

孙树魁,张树光 

(1.浙江工程学院 建筑工程学院,浙江 杭州 310033; 2. 辽宁工程技术大学 土木建筑学院辽宁 阜新123000)

摘 要:为解决深部开采带来的热害问题,基于地质学和热力学理论,建立了热害矿井巷道温度场的数学模型,并对其进行了数值

模拟分析,初步研究了巷道内部温度场随埋深的变化规律。计算结果表明,巷道温度场对埋深敏感,温度场的变化符合由快到慢的变化规律,温度随埋深的增加而呈阶段性递增,这对于矿井热害的综合治理具有重要意义。

关键词:热害矿井;温度场;埋深

中图号:TD 311 文献识别码:A

Distribution rule of temperature field with burying depth

in heat harmful mine,

SUN Shu-kui , ZHANG Shu-guang

( 1。College of Architectual Engineering, Zhejiang Engineering Institute, Hangzhou 310033,China; 2。College of Civil and Architectural engineering, Liaoning Technical Vniversity, Fuxin 123000,china) 

Abstract:In order to solve the heat harmful problem by deep-seated exploitation, a mathematical model of temperature field of tunnel based on the theory of geology and the thermodynamics is built in heat harmful mine, and the numerical simulation analysis is studied. In the paper, it primarily studied change rule of temperature field of tunnel with burying depth. The results indicate that the temperature field is sensitive to burying depth and the temperature increased step by step with burying depth. Computational solution makes known that it is susceptible that the temperature field in tunnel is adjusted to burying depth and the alternation rule of temperature field is from slowly to quickly, at the same time, the temperature with burying depth increase presents phase increasing by degrees. This has the significant sense as to the comprehensive harness of the heat harmful mine Key words:heat harmful mine;temperature field;burying depth

0  引  言

随着深层开采的增加,矿井热害问题越来越受到国内外学者和工程技术人员的关注[1,2],但目前的研究多集中于对影响因素的定性描述,本文旨在对热害矿井巷道温度场随深度的分布规律进行研究,为矿井热害的综合治理提供依据。

井下岩温测定选用铜——康铜热电偶配二次仪表进行接触式浅孔测温,精度10 bit,测温范围-250 ℃~400 ℃。在实验室对热电偶进行标定后,在连续掘进工作面(停掘不超过24 h)的迎头打1~2个钻孔,孔深度不小于1.5 m。经过对-660 m、-750 m和-850 m水平工作面20个测温孔的实测结果,对测定数据进行拟合得出该地层厚度范围内原岩温度与标高的线性方程为:

t=12.29 0.031H (1)

式中 H为埋深(m);t为原岩温度(℃)。

1  岩温随深度的变化规律 

试验场地为铁法矿务局大隆矿区,该矿区构造

复杂、断层发育,特别是深部断层的交汇,形成深部地热上行的良好通道,加之上部的泥岩和泥质砂岩构成热储构造的复合盖层,形成该矿区一定程度的热害。数据采集巷道为通风巷道,断面形状为半圆拱形,直墙高度1.5 m,半圆拱半径1.3 m,锚喷支护,埋深分别为660 m、750 m和850 m,试验巷道长度均取2 000 m。

2  巷道温度场分布规律 

2.1  巷道当量直径 

在巷道表面光滑的理想条件下,巷道横截面曲线的理想长度L=9.68 m,理想横截面积A=6.55 m2。

收稿日期:2002-12-13

作者简介:孙树魁(1955-),男,山东 潍坊人,硕士,教授。本文编校:孙树江

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