[發明專利]一種礦山淺層巷道調節入風流溫度方法

在審

• 申請號: 201610041588.4
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105673058A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 張永亮;孟凡永;吳迪;黃剛;馬舒琪
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: E21F1/00
• 分類號: E21F1/00;E21F3/00;E21D9/14
• 代理公司: 北京國智京通知識產權代理有限公司 11501
• 代理人: 孫文彬

1.一種礦山淺層巷道調節入風流溫度方法，其特征在于，所述的方法包括了巷道斷面 設計及斷面設計評估，所述的巷道斷面設計具體結構包括兩部分，第一部分為邊長為2a的 正方形底部，第二部分為半徑為a的半圓拱形，所述的半圓拱形設置于正方形底座上部，所 述的斷面設計評估包括了參數設定和斷面設計論證兩部分。

2.如權利要求1所述的一種礦山淺層巷道調節入風流溫度方法，其特征在于：所述的斷 面設計評估，具體方法如下：

參數設定：夏季礦山地表溫度為T₁，假設風流進入所取的巷道內的溫度也為T₁，現采掘 工作面所需要風流Qm³，而風流溫度需要達到T’(T’>T₁)，風流密度ρ，風速v，比熱容為Cp；

斷面設計論證：風流在經過長度L的水平半圓形巷道的時間為而這段時間內采掘工作 面需要的風流量為Q；在時間內，長度L的水平半圓形巷道流經的風流量為因此，

Q=2abL+12πa2L;]]>

風流從T₁降到T'，其熱量減少值為Q₁，其減少值就是風流向圍巖的散熱量：

Q₁＝c_pmΔT＝c_pρQ(T₁-T')；

巷道與風流進行熱交換過程中，其底板與風流進行的熱量交換比較少，因此只研究巷 道的兩側面和頂板，其熱交換的面積為S，其計算公式如下：

S＝b×L×2+π×a×L；

巷道圍巖與風流進行熱量交換后，吸收熱量其溫度會升到和風流溫度一樣，最終圍巖 壁面的溫度為T′；而礦山淺層的原始巖溫比T′低，其熱量會逐漸向圍巖內部傳遞；因此，

Q₁＝α×S×(T'-T)×t；

cpρQ(T1-T′)=α×(b×L×2+π×a×L)×(T′-T)×Lv;]]>

式中，α為干燥井巷壁面對流換熱系數，采用α＝2.728εν^0.8W/m²·℃計算，；ε為巷道粗糙 度的系數，光滑壁面取1；主要運輸大巷取1-1.65；運輸平巷取1.65-2.50；工作面取2.50- 3.10；

因此礦山巷道的幾何尺寸滿足如下：

2b+πa=vcpρQ(T1-T′)αL2(T′-T);]]>

聯立上式可得水平巷道的幾何尺寸：

a=vcpρQ(T1-T′)παL2(T′-T)-1π(vcpρQ(T1-T′)αL2(T′-T))2-2πQL;]]>

b=12(vcpρQ(T1-T′)αL2(T′-T))2-2πQL.]]>