采空区热风影响分析及数值模拟在高温煤矿中的应用

"高温采煤工作面采空区热风数值模拟研究" 在煤炭开采过程中，采空区热风是矿井空调系统面临的一大挑战。由于采空区的围岩散热和氧化放热等因素，会导致工作面温度升高，这对矿工的安全和生产效率带来严重影响。为了有效解决这一问题，研究者们采用了一系列科学方法来分析和模拟采空区热风的运动规律。 首先，研究从采空区的热源入手，深入探讨了影响热风产生的各种因素，包括围岩的热传导特性、氧化过程中的热量释放以及通风条件等。这些复杂的相互作用使得采空区热风的控制成为一项艰巨的任务。 接下来，研究人员运用质量守恒定律和达西定律建立了一个描述采空区气体流动的微分方程。达西定律是地下水动力学的基础，用于描述流体在多孔介质中的流动情况，此处被用来模拟采空区气体的运动状态。通过这个方程，可以分析气体如何在采空区内流动，以及热量如何随着气体的移动而分布。 同时，基于传热学理论和能量守恒定律，建立了采空区的温度场方程。这一步骤旨在理解和预测热风在空间中的温度分布。利用泛函分析的方法，将这个问题转化为一个有限元分析的问题，这样可以更精确地模拟温度变化的连续性和非线性特征。 为了实现数值模拟，研究团队使用VB（Visual Basic）编程语言开发了一款数值计算软件。这款软件能够处理采空区的复杂几何形状和非均匀温度场，从而计算出在不同工作面阻力和原始岩温条件下的热风运移规律。通过具体的数值解算，可以为矿井空调系统的设计提供依据，帮助优化通风策略，降低工作面的温度。 通过对解算结果的分析，研究人员能够了解热风如何受到阻力和岩温变化的影响，从而提出针对性的解决方案。这不仅有助于改善矿井的热环境，提高工作效率，还有助于保障矿工的生命安全。 关键词：空调降温；数学模型；采空区；泛函；有限元分析 总结起来，这项研究通过深入的理论建模和数值模拟，揭示了高温采煤工作面采空区热风的形成机理和运移规律，为矿井的空调设计和通风管理提供了科学依据，对提升煤矿安全生产水平具有重要意义。