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[摘 要]为了保证煤矿井生产的安全稳定地进行，我们需要对煤矿井通风系统的环境温度进行计算，计算结果可供矿井通风系统的改进提供参考，有助防止灾害的发生。
[关键词]煤矿井通风系统 温度计算 巷道温度 风流温度
中图分类号：TD 727 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0020-01
随着人们对能源的需求日益增多，煤矿井开采的数量和深度都在不断增大，因此对高温矿井的安全要求也越来越高，而矿井热害是我国煤矿井生产最主要的安全灾害。为了防止矿井热害，我们需要对煤矿井的环境温度进行计算，包括对矿内不同特征巷道温度和矿井风流温度进行计算，及时采取降温措施，改进矿井通风系统，防止矿井热害的发生。本文就对煤矿井通风系统环境温度的计算方法作出分析。
一、矿井环境温度分析和热量计算
要计算矿井环境的温度，第一步是要对井巷围岩和风流之间的不稳定热交换系数和井内各种热源的放热量进行计算。
（一）井巷围岩和风流之间的不稳定热交换系数
井巷围岩是固体，风流属于气体，而固体与气体之间的热交换受很多不同的因素影响，是一个复杂的过程，特别是巷道壁形状、面积和风流的流动速度、形式的变化更是直接影响着井巷围岩和风流之间的不稳定热交换系数。以下为不稳定热交换系数Kr的计算公式：
其中，λ指岩石导热率，W/（m·℃）；α指对流换热系数，W/（m2·℃）；Ro指当量半径，m；r指巷道的通风时间，s；b指围岩的蓄热系数，J/（m2·s0.5·K）。
（二）井内各种热源的分析
矿井的热源主要有井巷围岩放热、矿井设备运作时的放热、矿岩运输放热、矿井水放热、氧化放热和风流产生的压缩热等。以下就以最主要的井巷围岩放热量为例阐述其计算方式：
井巷围岩的放热是引起矿井环境温度上升的首要原因，井巷围岩与风流之间的换热量与井巷围岩导热率、围岩与风流的温度差、巷道的表面积成正比，也就是井巷围岩的导热率越高、围岩与风流的温度差越大、巷道的表面积越广，井巷围岩散发到风流的热量就越大。以下是井巷围岩放热量Qgu的计算公式：
Qgu=KrLU（tgu-tB）
其中，不稳定热交换系数，W/（ m2·℃）；L指巷道的长度，m；U指巷道的周长，m；tgu指井巷围岩的初始温度，℃；tB指巷道风流的平均温度，℃。
二、巷道温度计算方式
根据巷道的位置和作用主要分为水平、倾斜巷道，井筒和回采工作面三种巷道。下面我们就以水平、倾斜巷道为例分析巷道温度计算方式：
影响巷道内热交换的部分因素会随井内通风时间的改变而发生变化，因此为了保证计算的准确性，风流温度的计算公式也应该随井内通风时间的改变而变化。以下就是以通风时间在1a以上为例的水平、倾斜巷道风流温度计算公式：
A=K1+K2+a1/a2
D=（K2-K1）t1+K3+K4+K5+K6
在上述公式中的计算因子K1～K6在不同温度下的数值是相同的，根据实际情况K1～K6的取值如下：
a1/a2=-13.46
K1=LB2（KrU+KTUT+Kwbw）/17486MBφ2
K2=0.115B2/φ2
K3=28.89φ1B2/φ2B1f（t1）
K4=LB2（KrUtgu+KTUtT+Kwbwtw）/8743MBφ2
K5=B2ΣQM/8743MBφ2-288
K6=B2ΔH/891.21φ2
其中，A指巷道围岩的生热率，J /（cm3·s）；t1指巷道始端的风流温度，℃；t2指巷道终端的风流温度，℃；KT指热水管道的传热系数，W/（m2·℃）；B1指巷道始端的气压，kPa；B2指巷道终端的气压，kPa；bw指巷道水沟宽度，m；Kw指巷道水沟盖板传热系数，W/（m2·℃）；φ1指巷道始端的相对湿度；φ2指巷道终端的相对湿度；MB指巷道内风流的流量，kg/s；tT指管道内的热水温度，℃；tw指水温，℃；D指热水管道的直径，m；ΔH指巷道始末端的标高差，m；UT指热水管道的周长，m；ΣQM指巷道中各种热源的热量之和，W。
结束语
总而言之，本文分别阐述了两个煤矿井通风系统环境温度计算中的重点，矿井环境温度分析、热量计算和巷道温度的计算，矿井环境温度分析、热量计算能够为矿井通风系统环境温度计算提供理论依据，而巷道温度的计算则实现了矿井通风系统风流温度的实时计算，为新建、改扩建矿井生产系统的选择和通风系统的优化改造提供了切实可行的方法。为了最大程度地防止矿井热害，以保证煤矿井生产的安全高效地进行，除了学习这些理论上的计算方式之外，我们还要从矿井通风系统环境温度计算的过程中要不断积累经验，总结出更好的计算方法。
参考文献
[1] 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2010.
[2] 周西华，王继仁，卢国斌等.回采工作面温度场分布规律的数值模拟[J].煤炭学报，2002，27（1）：59-63.
[3] 王树刚，徐哲，张腾飞等.矿井热环境人体热舒适性研究[J].煤炭学报，2010，35（1）：97-100.
[关键词]煤矿井通风系统 温度计算 巷道温度 风流温度
中图分类号：TD 727 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0020-01
随着人们对能源的需求日益增多，煤矿井开采的数量和深度都在不断增大，因此对高温矿井的安全要求也越来越高，而矿井热害是我国煤矿井生产最主要的安全灾害。为了防止矿井热害，我们需要对煤矿井的环境温度进行计算，包括对矿内不同特征巷道温度和矿井风流温度进行计算，及时采取降温措施，改进矿井通风系统，防止矿井热害的发生。本文就对煤矿井通风系统环境温度的计算方法作出分析。
一、矿井环境温度分析和热量计算
要计算矿井环境的温度，第一步是要对井巷围岩和风流之间的不稳定热交换系数和井内各种热源的放热量进行计算。
（一）井巷围岩和风流之间的不稳定热交换系数
井巷围岩是固体，风流属于气体，而固体与气体之间的热交换受很多不同的因素影响，是一个复杂的过程，特别是巷道壁形状、面积和风流的流动速度、形式的变化更是直接影响着井巷围岩和风流之间的不稳定热交换系数。以下为不稳定热交换系数Kr的计算公式：
其中，λ指岩石导热率，W/（m·℃）；α指对流换热系数，W/（m2·℃）；Ro指当量半径，m；r指巷道的通风时间，s；b指围岩的蓄热系数，J/（m2·s0.5·K）。
（二）井内各种热源的分析
矿井的热源主要有井巷围岩放热、矿井设备运作时的放热、矿岩运输放热、矿井水放热、氧化放热和风流产生的压缩热等。以下就以最主要的井巷围岩放热量为例阐述其计算方式：
井巷围岩的放热是引起矿井环境温度上升的首要原因，井巷围岩与风流之间的换热量与井巷围岩导热率、围岩与风流的温度差、巷道的表面积成正比，也就是井巷围岩的导热率越高、围岩与风流的温度差越大、巷道的表面积越广，井巷围岩散发到风流的热量就越大。以下是井巷围岩放热量Qgu的计算公式：
Qgu=KrLU（tgu-tB）
其中，不稳定热交换系数，W/（ m2·℃）；L指巷道的长度，m；U指巷道的周长，m；tgu指井巷围岩的初始温度，℃；tB指巷道风流的平均温度，℃。
二、巷道温度计算方式
根据巷道的位置和作用主要分为水平、倾斜巷道，井筒和回采工作面三种巷道。下面我们就以水平、倾斜巷道为例分析巷道温度计算方式：
影响巷道内热交换的部分因素会随井内通风时间的改变而发生变化，因此为了保证计算的准确性，风流温度的计算公式也应该随井内通风时间的改变而变化。以下就是以通风时间在1a以上为例的水平、倾斜巷道风流温度计算公式：
A=K1+K2+a1/a2
D=（K2-K1）t1+K3+K4+K5+K6
在上述公式中的计算因子K1～K6在不同温度下的数值是相同的，根据实际情况K1～K6的取值如下：
a1/a2=-13.46
K1=LB2（KrU+KTUT+Kwbw）/17486MBφ2
K2=0.115B2/φ2
K3=28.89φ1B2/φ2B1f（t1）
K4=LB2（KrUtgu+KTUtT+Kwbwtw）/8743MBφ2
K5=B2ΣQM/8743MBφ2-288
K6=B2ΔH/891.21φ2
其中，A指巷道围岩的生热率，J /（cm3·s）；t1指巷道始端的风流温度，℃；t2指巷道终端的风流温度，℃；KT指热水管道的传热系数，W/（m2·℃）；B1指巷道始端的气压，kPa；B2指巷道终端的气压，kPa；bw指巷道水沟宽度，m；Kw指巷道水沟盖板传热系数，W/（m2·℃）；φ1指巷道始端的相对湿度；φ2指巷道终端的相对湿度；MB指巷道内风流的流量，kg/s；tT指管道内的热水温度，℃；tw指水温，℃；D指热水管道的直径，m；ΔH指巷道始末端的标高差，m；UT指热水管道的周长，m；ΣQM指巷道中各种热源的热量之和，W。
结束语
总而言之，本文分别阐述了两个煤矿井通风系统环境温度计算中的重点，矿井环境温度分析、热量计算和巷道温度的计算，矿井环境温度分析、热量计算能够为矿井通风系统环境温度计算提供理论依据，而巷道温度的计算则实现了矿井通风系统风流温度的实时计算，为新建、改扩建矿井生产系统的选择和通风系统的优化改造提供了切实可行的方法。为了最大程度地防止矿井热害，以保证煤矿井生产的安全高效地进行，除了学习这些理论上的计算方式之外，我们还要从矿井通风系统环境温度计算的过程中要不断积累经验，总结出更好的计算方法。
参考文献
[1] 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2010.
[2] 周西华，王继仁，卢国斌等.回采工作面温度场分布规律的数值模拟[J].煤炭学报，2002，27（1）：59-63.
[3] 王树刚，徐哲，张腾飞等.矿井热环境人体热舒适性研究[J].煤炭学报，2010，35（1）：97-100.