4.2 圍巖傳熱特性影響
???? 根據(jù)傳熱學基本原理,導熱介質存在溫度差,熱量將從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域傳遞,直到溫度相等為止。原始巖體在開鑿巷道并通風后,巷道徑向圍巖內各點的溫度將隨通風時間加長而遞減,但距井巷中心某一距離的圍巖深部,圍巖仍保持著原始巖溫,未受通風降溫的影響。把原始巖溫等溫線所包圍的范圍稱為井巷圍巖調熱圈(又稱冷卻帶),調熱圈內的溫度分布稱為調熱圈溫度場。從井巷中心到調熱圈極限邊界(原始巖溫等溫線)的距離稱為調熱圈半徑Rt,其大小除受原始巖溫、風溫、巖石熱物理性質、通風量等多種因素影響外,還決定于通風經過的時間τ。因此,調熱圈的大小是變化的,新掘進巷道τ小,調熱圈半徑Rt小;隨著通風時間τ增長,井巷圍巖受冷卻范圍擴大,Rt變大;如果通風時間足夠長(約2a以上),可以認為圍巖與風流已充分完成熱交換,Rt接近最大值而達到相對穩(wěn)定,而在原始巖溫相同的同一水平巷道中,由于入風段風流與圍巖的溫差比下風側大,所以下風側Rt逐漸變小。
???? 4.3 風流溫度的影響
???? 當巷道表面溫度高于風流溫度時,巷道向風流散熱,風流在流動過程中是增溫加濕的。即隨著溫度的升高,風流飽和能力加大,更多的水分蒸發(fā)進入風流中,使風流的含濕量增加。
???? 在冬季地面空氣溫度較低,空氣進入井下后,因溫度升高,空氣的飽和能力加大,使相對濕度降低,所以沿途要使井巷中的水分蒸發(fā),進風路線的井巷就顯得干燥,不易產生霧氣;春夏秋季地面空氣溫度較高,地面空氣進入井下后,因溫度降低,空氣的飽和能力變小,使相對濕度升高,此時空氣中的一部分蒸汽就可能凝結成水珠,形成霧氣。
???? 根據(jù)上述分析,該礦霧氣是沿程溫度下降導致風流飽和能力降低造成的。風流在流動過程中與圍巖的換熱量,即風流在被冷卻的過程中損失的熱量。該 換熱量與風流的溫度、濕度、原巖溫度、風量、巷道斷面、水力周長、巷道長度及風流與圍巖間的傳熱的不穩(wěn)定傳熱系數(shù)(實效系數(shù))等有關。
???? 4.4 濕度的影響
???? 由于東榮二礦周圍地表為水田,在春夏秋3個季節(jié)水田充水導致礦井周圍空氣濕度較大,其一般相對濕度在70%~80%。較該地區(qū)平均大20%~30%,且其入風副井井筒圍巖含水量大、井筒深、淋水大。風流在入井過程中沿途吸收水分,到達井底時含濕量大大增加,其相對濕度可達93%~98%,接近飽和。由于夏季風流的溫度高于進風大巷、絞車道和入風石門的巖壁溫度,而且圍巖的原始溫度從-500m--400m--380m--325m是逐漸降低的,巖壁溫度也是依次下降的。也就是說,風流沿程是逐漸降溫的,其飽和能力一直呈下降趨勢,因此不斷有水分析出,形成霧氣。
???? 4.5 壓力的影響
???? (1)地面空氣進入礦井時,經過600m深的立井,如不考慮熱交換等因素的影響,由于大氣壓力的增加,風流將被壓縮增溫,使空氣的吸濕能力增加。
???? (2)當突然打開進風大巷與輔助絞車道間的控制風門時,輔助絞車道巷道壓力突然降低,空氣絕熱膨脹,溫度下降,使空氣的吸濕能力降低使空氣中的水分進一步凝結,從而產生更大的霧氣。
???? (3)當空氣沿進風上山向上流動時,氣壓下降,溫度下降,使得空氣中的水分凝結形成霧氣。
???? 5 結論
???? (1)東榮二礦井下出現(xiàn)的霧氣不僅形成潛在的事故隱患,易導致礦井提升運輸事故,使勞動效率下降,影響礦井安全生產,而且加重了工作環(huán)境污染,有害人體健康。
???? (2)周圍地表為水田,在春夏秋季節(jié)水田充水導致礦井周圍空氣濕度較大,且其入風副井井筒深、上部淋水大,風流在入井過程中沿途吸收水分,空氣濕度接近飽和。
???? (3)該 礦風流在流動過程中與圍巖交換熱量,即風流在被冷卻的過程中損失熱量。風流沿程溫度下降,導致風流飽和能力降低造成的。
???? (4)由于大氣壓力的增加,風流將被壓縮增溫使空氣的吸濕能力增加。隨著巷道壓力突然降低,空氣絕熱膨脹,溫度下降,使空氣的吸濕能力降低使空氣中的水分凝結,產生霧氣。
???? (5)東榮二礦周圍地表為水田,在春夏秋季節(jié)水田充水導致礦井周圍空氣濕度較大這一情況無法改變,只有徹底治理副井井筒的淋水,使風流與淋水隔開,降低風流的相對濕度,避免空氣含濕量接近飽和,才能避免霧氣的產生。
???? (6)治理副井井筒淋水有2種可行措施:①采用注漿法封堵井筒上部的涌水通道,使得含水層中的水不能涌入礦井。②采取措施將井筒淋水收集起來用導水管導入井底。