2014年第3期（总第102期）能源研究
经源与节社 ENERGY AND ENERGY CONSERVATION
基于ANSYS模拟巷道围岩调热圈分布研究
牛芸芸
（山西焦煤霍州煤电集团有限责任公司，山西霍州031400）
2014年3月
摘要：应用ANSYS软件对在通风量不同情况下围调热图温度分市及并巷在自然通风状态下与人工通风情况下各自围岩调热图温度分布情况进行数值模拟。结果表明在自然通风情况下调热图半径为3.09m，人工通风作用下调热围向需
层内部扩数较为显著，且其值为4.3m。对高温深并进行通风量控制以及热害防治有指导意义。关键词：矿井热害；调热图；ANSYS；温度分布
中图分类号：TB24
文献标识码：A
文章编号：2095-0802-(2014)03-0003-03
TheDistribution ofHeatAdjustmentCircleofRoadway SurroundingRock Based onANSYS
Simulation NIUYun-yun
(Shanxi Coking Coal Huozhou Coal Electricity Group Co., Ltd., Huozhou 03140o, Shanxi, China)
Abstract: Numerical simulations on temperature distribution of heat adjustment circle of surrounding rock under different conditions of ventilation and respective temperature distribution of heat adjustment cirele of surrounding rock in the cases of natural ventilation and artificial ventilation of tunnel are presented with the ANSYS software, The results show that the radius of heat adjustment circle is 3.09 m in the case of natural ventilation, and the rock intermal diffusion of heat adjustment circle under artificial ventilation is significant, the radius of which is 4.3 m. It is of guiding significance to the ventilation control and heat damage control of deep wells with high temperature
Key words: heat damage of mine; heat adjustment circle; ANSYS; temperature distribution
0引言
中国煤炭埋深在1000m以下的储量为2.95× 1012t，占煤炭资源总量的53%11.2]。煤矿开采深度的不断增加，使得原岩温度不断升高，采掘工作面的高温热害日益严重叫。据统计，在矿井各类热源中，压缩热占9%，氧化热占12%，机电设备散热占15%~ 20%，围岩散热占57%。可见，围岩散热占据了相当大的比例，成为巷道中风流温度上升的主要原因，所以，研究矿内巷道围岩调热圈的温度分布规律，是矿内空气调节的基础。
国内外许多学者对围岩温度场及调热圈内温度的分布进行了大量的研究，如1952年西德Koulg、日本由野等结合平巷与围岩的热交换，在理想条件下提出了围岩调热圈温度场的解析解：1953年前苏联学者文提出了比较精确的不稳定换热系数和调热圈温度场的
收稿日期：2014-02-18
基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目(2007BAK2805) 作者简介：牛芸芸，1987年生，女，山东巨野人，2010年毕业于
山东科技大学安全工程专业，助理工程师。万方数据
计算法；随着计算机的普遍运用1966年前西德Nottort 等发表了用数值计算法分析围岩调热圈温度场的学术论文。1997年侯棋棕、沈伯雄两人建立了优于一般差分格式的解算通风巷道调热圈半径及其内部温度场的不定区域异步长差分格式，并应用该模型得出了经过一定通风时间的巷道壁温可当作常量处理和调热圈半径与通风时间的平方根成线性关系这2个重要结论图。调热圈半径的大小一般随着巷道通风时间的增长而增加。在巷道开挖初期，围岩与风流的热交换量大，调热圈内围岩的温度变化率非常大；随着通风时间的增长，围岩冷却范围逐渐向围岩内部扩展当巷道通风一定时间后，通风时间对围岩温度及调热圈半径的影响甚微，几乎可以认为不变。
本文在前人的基础之上应用有限元软件ANSYS 以以丁集煤矿集中降温系统与末端空冷器降温效果评价项目为工程背景，对其矿井巷道围岩温度分布情况进行数值模拟分析，并对模拟结果进行分析研究，对设计井下的通风降温系统并采取降温措施有一定的指导意义，有利于采取有效措施保障采掘工作面的安全生产和员工的身心健康安全。
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