压入式通风掘进巷道热环境模拟与人体舒适性研究

"压入式局部通风掘进巷道内热环境数值模拟研究" 本文主要探讨了在矿井掘进巷道中，如何通过压入式局部通风方式改善工作环境的热舒适性，以保障矿工的健康和工作效率。研究采用了三维k-ε紊流模型，借助Fluent软件对两种不同风筒送风方式进行数值模拟，分析风流与巷道围岩间的热交换过程，以期找出最佳的通风策略。 研究发现，采用边长为0.7米的风筒，风速6米/秒，空气温度为20摄氏度的送风方式，能够显著提高掘进工作面的热舒适性。在这种条件下，巷道内同一截面不同高度的温差较小，小于3摄氏度，有助于减少因温差造成的不适。此外，人体热舒适指标PMV-PPD（预测平均投票数和预测不满意百分数）的平均值表明，矿工在该环境下感受到的热舒适度较高，预测平均投票数平均值低于0.5，预测不满意百分数平均值小于20%，这意味着大部分矿工对工作环境的热舒适度感到满意。 然而，由于靠近掘进巷道侧风速较大，可能会造成人体的吹风感，影响工作体验。在满足人体热舒适性的前提下，选择较大直径的送风筒和相对较低的送风速度，可以优化气流组织，更有效地稀释有害物质并排出巷道，同时降低吹风感，提升矿工的舒适度。 矿井的深部开采会带来更高的地温，加剧井下高温高湿的问题，这对矿工的健康和生产安全构成威胁。因此，对于高温高湿环境下的掘进巷道，研究其气流组织和温度分布对矿工的热舒适性具有重大意义。掘进巷道的压入式通风方式实质上是紊流射流通风，其通风射流沿着巷道侧壁形成附壁射流，能有效稀释和排除有害气体和粉尘，确保空气的及时替换。 在ASHRAE（美国采暖、制冷与空调工程师学会）标准55中，人体热舒适受到六大因素的影响：活动量、衣着保温程度、空气温度、空气速度、空气湿度和平均辐射温度。因此，通过调整这些因素，可以优化掘进巷道内的工作环境，提高矿工的热舒适性和工作安全性。这项研究的结果为矿井通风设计提供了科学依据，有助于制定更合理的通风策略，应对矿井深部开采带来的热环境挑战。