通风时间与导热系数决定矿井围岩温度场分布：数值模拟研究

本文主要探讨了矿井围岩温度场的分布规律，基于固体导热理论，作者构建了一个数学模型，该模型考虑了矿井通风时间、围岩导热系数、围岩径向位移、风流温度和原始岩温等因素对温度场的影响。通过COMSOL Multiphysics模拟软件的计算，研究人员揭示了这些关键变量如何影响围岩的传热过程。 首先，围岩调热圈半径是研究的核心指标，它反映了矿井内部热量传递的有效范围。研究发现，通风时间和围岩的导热系数对调热圈半径有着显著影响。通风时间增加，意味着热量的交换更充分，因此调热圈半径随之增大；围岩导热系数越高，热量传播速度越快，也导致调热圈半径增加。这两个因素共同决定了矿井内部温度分布的扩散程度。 其次，围岩温度梯度的变化规律同样受到通风时间、风流温度和原始岩温的调控。缩短通风时间，减少了热量从外界进入围岩的机会，温度梯度会增大；风流温度较低的环境中，热量吸收减少，温度梯度也会相应增大；原始岩温的提高，使得围岩内部储存的热量更多，从而增强温度梯度。这些结果对于理解和控制矿井内的热环境至关重要，因为温度梯度的大小直接影响到井下工作人员的舒适度和设备的稳定性。 本研究通过数值模拟手段，深入剖析了矿井围岩温度场的形成机制，为优化矿井通风策略、预防热害、保障矿工安全和提升生产效率提供了科学依据。这种基于数学模型的分析方法为矿产开采过程中的热环境管理提供了有效的工具和技术支持。