4.2 圍巖傳熱特性影響
???? 根據(jù)傳熱學(xué)基本原理,導(dǎo)熱介質(zhì)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(fēng)后,巷道徑向圍巖內(nèi)各點(diǎn)的溫度將隨通風(fēng)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(fēng)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(diào)熱圈(又稱冷卻帶),調(diào)熱圈內(nèi)的溫度分布稱為調(diào)熱圈溫度場。從井巷中心到調(diào)熱圈極限邊界(原始巖溫等溫線)的距離稱為調(diào)熱圈半徑Rt,其大小除受原始巖溫、風(fēng)溫、巖石熱物理性質(zhì)、通風(fēng)量等多種因素影響外,還決定于通風(fēng)經(jīng)過的時間τ。因此,調(diào)熱圈的大小是變化的,新掘進(jìn)巷道τ小,調(diào)熱圈半徑Rt?。浑S著通風(fēng)時間τ增長,井巷圍巖受冷卻范圍擴(kuò)大,Rt變大;如果通風(fēng)時間足夠長(約2a以上),可以認(rèn)為圍巖與風(fēng)流已充分完成熱交換,Rt接近最大值而達(dá)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(fēng)段風(fēng)流與圍巖的溫差比下風(fēng)側(cè)大,所以下風(fēng)側(cè)Rt逐漸變小。
???? 4.3 風(fēng)流溫度的影響
???? 當(dāng)巷道表面溫度高于風(fēng)流溫度時,巷道向風(fēng)流散熱,風(fēng)流在流動過程中是增溫加濕的。即隨著溫度的升高,風(fēng)流飽和能力加大,更多的水分蒸發(fā)進(jìn)入風(fēng)流中,使風(fēng)流的含濕量增加。
???? 在冬季地面空氣溫度較低,空氣進(jìn)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(jìn)風(fēng)路線的井巷就顯得干燥,不易產(chǎn)生霧氣;春夏秋季地面空氣溫度較高,地面空氣進(jìn)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(jié)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(dǎo)致風(fēng)流飽和能力降低造成的。風(fēng)流在流動過程中與圍巖的換熱量,即風(fēng)流在被冷卻的過程中損失的熱量。該 換熱量與風(fēng)流的溫度、濕度、原巖溫度、風(fēng)量、巷道斷面、水力周長、巷道長度及風(fēng)流與圍巖間的傳熱的不穩(wěn)定傳熱系數(shù)(實(shí)效系數(shù))等有關(guān)。
???? 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(dǎo)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(fēng)副井井筒圍巖含水量大、井筒深、淋水大。風(fēng)流在入井過程中沿途吸收水分,到達(dá)井底時含濕量大大增加,其相對濕度可達(dá)93%~98%,接近飽和。由于夏季風(fēng)流的溫度高于進(jìn)風(fēng)大巷、絞車道和入風(fēng)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(fēng)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(jìn)入礦井時,經(jīng)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(fēng)流將被壓縮增溫,使空氣的吸濕能力增加。
???? (2)當(dāng)突然打開進(jìn)風(fēng)大巷與輔助絞車道間的控制風(fēng)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(jìn)一步凝結(jié),從而產(chǎn)生更大的霧氣。
???? (3)當(dāng)空氣沿進(jìn)風(fēng)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(jié)形成霧氣。
???? 5 結(jié)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(dǎo)致礦井提升運(yùn)輸事故,使勞動效率下降,影響礦井安全生產(chǎn),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(dǎo)致礦井周圍空氣濕度較大,且其入風(fēng)副井井筒深、上部淋水大,風(fēng)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(fēng)流在流動過程中與圍巖交換熱量,即風(fēng)流在被冷卻的過程中損失熱量。風(fēng)流沿程溫度下降,導(dǎo)致風(fēng)流飽和能力降低造成的。
???? (4)由于大氣壓力的增加,風(fēng)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(jié),產(chǎn)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(dǎo)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(fēng)流與淋水隔開,降低風(fēng)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(chǎn)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(dǎo)水管導(dǎo)入井底。