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煤矿热动力灾害防治的系统性突破与理论建构——《煤矿热动力灾害防治理论与技术》评介
1
作者 黄本斌 《煤矿安全》 北大核心 2026年第2期F0003-F0003,共1页
煤炭是我国的主体能源,在一次能源消费结构中占比一半以上,是保障国家能源安全的压舱石。截至2023年年底,全国煤矿共有约4300处,其中约92%为井工煤矿。井工煤矿开采条件复杂,部分煤炭会遗留在采空区,矿井新鲜风流由进风巷流入工作面的... 煤炭是我国的主体能源,在一次能源消费结构中占比一半以上,是保障国家能源安全的压舱石。截至2023年年底,全国煤矿共有约4300处,其中约92%为井工煤矿。井工煤矿开采条件复杂,部分煤炭会遗留在采空区,矿井新鲜风流由进风巷流入工作面的过程中,部分新鲜风流会进入采空区,即产生了工作面漏风,在漏风作用下矿井普遍存在煤层自然发火和煤尘爆炸等危险。煤自燃及瓦斯(煤尘)爆炸等热动力灾害具有易发性、继发性和严重性,长期以来对煤矿安全生产造成了巨大威胁。据不完全统计,1949—2020年,我国共发生10起煤燃烧(含自燃)引发的特大瓦斯爆炸事故,55起瓦斯爆炸诱发的特大煤尘爆炸事故;24起死亡百人以上的特大事故中,热动力灾害事故就有22起。 展开更多
关键词 防治 采空区 系统性突破 理论建构 工作面漏风
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巷道围岩与风流不稳定换热准数计算方法
2
作者 秦跃平 王鹏 +2 位作者 唐飞 郭铭彦 王世斌 《煤炭学报》 北大核心 2026年第1期551-560,共10页
围岩放热是深部高温矿井最主要的热源,其关键参数不稳定换热准数K_(uτ)直接决定风温预测精度。现有获取K_(uτ)的方法 (解析级数、查图、查表、分段回归、逐巷数值模拟)或计算繁琐,或插值误差大,或无法批量实施,难以满足工程快速、准... 围岩放热是深部高温矿井最主要的热源,其关键参数不稳定换热准数K_(uτ)直接决定风温预测精度。现有获取K_(uτ)的方法 (解析级数、查图、查表、分段回归、逐巷数值模拟)或计算繁琐,或插值误差大,或无法批量实施,难以满足工程快速、准确、统一计算的需求。为解决上述问题,对巷道围岩与风流不稳定换热准数计算方法展开研究。研究以圆形巷道为对象,建立极坐标下无量纲瞬态导热微分方程,将K_(uτ)表征为毕渥数Bi与傅里叶数Fo的函数;采用有限体积法离散,节点半径与时间步长按等比级数布置,兼顾剧烈非稳态阶段的精度与后期计算效率,基于Visual Studio自主开发求解程序,在不同Bi、0.01≤Fo≤1 000的范围内计算高精度离散解;通过变量转换发现(Bi-K_(uτ))^(-1)与Fo^(-0.5)呈高度线性关系,据此构建统一的二次多项式回归公式。计算结果与经典理论解相吻合,验证了数值模型与程序的正确性;回归公式形式简洁、无分段;回归公式平均相对误差1.8%,最大相对误差4.2%,优于既有分段回归;算例显示,巷道通风5 d、1 a、10 a后,不稳定换热准数分别降至初始值的29.0%、7.7%、5.0%,与现实规律一致。该研究给出了Bi、Fo全域连续变化条件下K_(uτ)的统一显式表达式,突破了分段拟合的局限,形式简洁,可直接嵌入风温预测软件,实现上百条巷道围岩散热秒级精确计算,为深部矿井热害快速评估及降温设计提供了可靠、高效的工具;该方法可扩展至非圆形断面及非均质围岩,后续将耦合风流温湿过程,实现全矿井热环境动态预测。 展开更多
关键词 围岩 不稳定换热准数 数值模拟 围岩散热 回归分析 无量纲分析
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地面制冷井下降温穿越深地层输冷技术研究与应用
3
作者 张丽娟 王文龙 +3 位作者 岳丰田 魏京胜 高涛 孙猛 《煤炭工程》 北大核心 2026年第3期155-163,共9页
针对矿井深部开采高温热害采区通风距离远、地面工业广场制冷井下降温输冷距离远、井下制冷散热源不足等问题,提出了采区上部地面制冷、穿越深地层输冷至井下降温技术方案。通过多层复合保温输冷管结构构建与传热分析、填充保温水泥浆... 针对矿井深部开采高温热害采区通风距离远、地面工业广场制冷井下降温输冷距离远、井下制冷散热源不足等问题,提出了采区上部地面制冷、穿越深地层输冷至井下降温技术方案。通过多层复合保温输冷管结构构建与传热分析、填充保温水泥浆力学性能实验研究及“先钻后找”穿越地层施工工艺工程实施应用,验证了地面制冷穿越深地层复合保温结构输冷井下降温技术的可行性。形成的降温输冷系统安全稳定可靠,井下集中降温系统效果显著,能够满足工作面降温需求,有效解决了井下降温制冷散热难题、缩短了输冷距离、保证了输冷效率,也避免了制冷机组下井煤安防爆问题,制冷系统维护保养方便,获得了良好的经济和社会效益。 展开更多
关键词 深部开采 高温热害矿井 地面制冷 井下降温 穿越地层输冷
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智能瓦斯抽采负压的动态调控策略及效果研究
4
作者 程成 成小雨 +3 位作者 周爱桃 王东旭 孙永鑫 马兴莹 《中国矿业》 北大核心 2026年第2期229-236,共8页
瓦斯抽采是目前预防瓦斯事故发生最有效的方法,在抽采过程中抽采负压对于瓦斯抽采效果有着至关重要的影响,为提高瓦斯抽采效果,许多矿井采用人工调控的方式对抽采负压进行调节,但人工调控往往依赖于人工经验,存在调控不精准的问题,随着... 瓦斯抽采是目前预防瓦斯事故发生最有效的方法,在抽采过程中抽采负压对于瓦斯抽采效果有着至关重要的影响,为提高瓦斯抽采效果,许多矿井采用人工调控的方式对抽采负压进行调节,但人工调控往往依赖于人工经验,存在调控不精准的问题,随着智能化技术的发展,智能化调控技术被认为是解决上述问题的重要方法。为有效解决瓦斯抽采过程中负压调控不精准的问题,本文采用数值模拟、智能化算法构建和现场试验三种方法对瓦斯智能抽采负压动态调控策略开展研究。在数值模拟方面,构建了采煤工作面前方渗透率演化模型,并设置了13 kPa、18 kPa和25 kPa三种负压,对抽采负压与抽采浓度和流量之间的关系进行了研究分析;在智能化算法构建方面,构建了LSTM预测算法对抽采负压进行预测,并基于此提出了智能抽采负压动态调控策略;在现场试验方面,开展了时长为120 d的现场试验研究,通过在不同区域安装智能调控阀门和监测设备对所提出的智能抽采负压动态调控策略进行了验证。研究结果表明:采煤工作面前方卸压区渗透率最大,应力集中区渗透率最小,原始应力区未受到开采扰动影响,渗透率为原始渗透率;抽采负压与瓦斯抽采流量之间呈正相关关系,而与瓦斯抽采浓度呈负相关关系;应力集中区内当抽采负压为25 kPa时,渗透率对瓦斯流动不再起主导作用,此时煤体裂隙内瓦斯压力与抽采负压之间的压力差对瓦斯流动起主导作用;基于LSTM预测算法所提出的智能瓦斯抽采负压动态调控策略现场应用效果较好,不同区域内的瓦斯浓度在智能调控后浓度均有明显提升,本文研究结果为瓦斯智能抽采技术的发展起到了积极的推动作用。 展开更多
关键词 渗透率 抽采负压 抽采浓度 负压动态调控 阀门开度
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基于可拆卸式气-液双相重力热管的深井回采降温试验研究
5
作者 张昌建 王森 +5 位作者 李晓丹 罗景辉 平天祎 李家元 王硕 朱梦锴 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第3期174-186,共13页
随着煤矿开采深度不断增加,掘进工作面降温已成为亟待解决的关键工程问题。传统深井降温方式存在诸多局限,例如,对开采巷道的进风采用空气冷却器或喷淋冷却水的方式进行集中降温,前者冷量随输运距离增加显著衰减且能耗高,后者因耗水高... 随着煤矿开采深度不断增加,掘进工作面降温已成为亟待解决的关键工程问题。传统深井降温方式存在诸多局限,例如,对开采巷道的进风采用空气冷却器或喷淋冷却水的方式进行集中降温,前者冷量随输运距离增加显著衰减且能耗高,后者因耗水高与巷道相对湿度增加导致作业环境恶化。基于井下局部降温的思想,提出一种利用热管超导特性的局部降温方法,结合梧桐庄煤矿巷道空间特征结构参数,设计并成功研制了高度低于1.5 m的模块化可拆卸式气-液双相重力热管装置,通过直接将其顶端布置在掘进工作面进风处,并且能随煤炭回采而实现动态调整位置,有效解决了冷量随传输距离衰减的问题。为研究该热管的传热特性,以热泵系统为热量转移装置,搭建了试验平台,并以梧桐庄煤矿井下实际运行参数为实验基准配置,采用控制变量法作为核心研究方法,系统性研究了环境温度、循环水流量、进出口风速及管排间距等关键参数对热管系统传热特性的影响规律。结果表明:在风温32℃、相对湿度60%的稳定工况下,设定系统流量为3.0~3.5 m^(3)/h、进风风速为1.5~2.0 m/s、管排间距400~600 mm时,可实现5℃以上的出风降温效果,其单管传热量可达400~450 W。以梧桐庄矿的一个需冷量859 kW的采区进行经济性分析,得出相比现有的空气冷却器设备,热管系统在15 a运行周期可降低投入资金197万元,并减少碳排放1620 t。为深井热害治理提供了兼具高效传热性能、动态部署能力与近零运行能耗的创新解决方案,并可为梧桐矿及相似矿井的热管降温系统设计与实施提供理论依据。 展开更多
关键词 矿井热害 矿井降温 重力式热管 热泵系统 工程化应用
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基于未确知测度理论的深井开采热害综合评价
6
作者 郭对明 李国清 +2 位作者 李宁廷 侯杰 李云龙 《金属矿山》 北大核心 2026年第1期198-207,共10页
深井开采已成为地下矿山的发展趋势,随着开采深度增加,井下高温热害问题日渐凸显,不仅影响作业人员身心健康,同时也降低了人员设备作业效率。因此,科学准确评价井下热害程度成为开展深井热害治理的必要前提和关键环节。针对热害评价过... 深井开采已成为地下矿山的发展趋势,随着开采深度增加,井下高温热害问题日渐凸显,不仅影响作业人员身心健康,同时也降低了人员设备作业效率。因此,科学准确评价井下热害程度成为开展深井热害治理的必要前提和关键环节。针对热害评价过程中的不确定性因素对评价结果造成的失真,提出了基于未确知测度理论的深井热害综合评价模型。首先,在热源分析与热量计算的基础上,从客观条件、干预治理和主观感受3个方面建立了热害综合评价指标体系。其次,确定了深井热害等级和评价指标体系各指标分级并利用灰色相关分析方法完成了模糊层次分析法—熵权法的组合权重计算。最后,引入未确知测度理论构建了深井热害综合评价模型,完成了评价体系不同层级未确知测度向量计算,最终得到评价目标的综合未确知测度向量并利用置信度判别准则实现了热害评价。将该模型应用于国内某地下矿山不同中段作业面热害评价,得到了井下各中段工作面热害程度和变化情况。研究成果解决了深部热害要素与评价尺度的不确定性问题,实现了定性与定量、主观与客观相结合的综合评价,有效提高了井下热害评价结果的科学性。 展开更多
关键词 金属矿山 深部开采 热害评价 未确知测度理论
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高峰矿深部开采工程高温区域预测与热害治理方案研究
7
作者 韦军 宋首洋 +4 位作者 周立 陈光武 罗增武 李杰林 高峰 《采矿技术》 2026年第1期86-90,共5页
广西高峰矿100+105号矿体开采设计深度超千米,井下热害将成为深部矿体开采面临的突出问题。为有效解决高峰矿深部开采工程热害问题,开展了井下典型热害点温度实测,利用Ventsim软件建立了高峰矿深部开采工程通风系统三维模型,并采用数值... 广西高峰矿100+105号矿体开采设计深度超千米,井下热害将成为深部矿体开采面临的突出问题。为有效解决高峰矿深部开采工程热害问题,开展了井下典型热害点温度实测,利用Ventsim软件建立了高峰矿深部开采工程通风系统三维模型,并采用数值模拟方法获取了高峰矿夏季、冬季通风容易时期及困难时期的井下温度分布情况。以此为基础,提出了井下集中局部联合制冷技术方案,并开展热模拟分析。结果表明:高峰矿100+105号矿体深部开采工程将面临高温热害问题;冬季时期,受地表较低气温影响,高峰矿井下暂未出现热害问题;在夏季通风容易时期和通风困难时期,分别施加6188 kW、2946 kW冷源后,高峰矿井下各中段主要巷道的湿球温度可降至27℃以下。研究结果为高峰矿100+105号矿体深部开采工程热害防治提供了指导。 展开更多
关键词 深部开采 高温热害 热模拟 联合制冷技术
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深井掘进面大直径风筒降温参数优化及热舒适性研究
8
作者 孙玉福 马腾庆 +5 位作者 王晓南 陈宜华 苏伯阳 徐洪建 杨青 杨志平 《采矿技术》 2026年第1期106-111,共6页
随着矿山开采深度的增加,深部掘进面高温热害威胁工人健康与安全生产。针对某矿山-960 m水平巷道高温问题,为探究不同风筒参数对降温效果的影响,设置了两种风筒直径(Φ1.0 m和Φ0.6 m),利用Fluent软件建模并模拟局部巷道内的环境温度和... 随着矿山开采深度的增加,深部掘进面高温热害威胁工人健康与安全生产。针对某矿山-960 m水平巷道高温问题,为探究不同风筒参数对降温效果的影响,设置了两种风筒直径(Φ1.0 m和Φ0.6 m),利用Fluent软件建模并模拟局部巷道内的环境温度和风流速度。在24℃风温下,与常规风筒(Φ0.6 m)通风相比,大直径风筒(Φ1.0 m)通风可使作业面平均温度降低0.7~1.0℃,平均风速提高0.3~0.43 m/s,且人体舒适度指标PMV和PPD指标在舒适指标值区间,显著提升热舒适性。优化方案可有效缓解工作面的热积聚,为深井高温局部通风降温提供技术支持。 展开更多
关键词 深井 高温热害 Fluent模拟 大直径风筒 热舒适度
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云南某超深井矿山进风流喷雾降温技术模拟试验研究
9
作者 黎飞 李永兴 +5 位作者 杨志 殷鹏亮 刘章龙 杜佳辉 张仕建 赵武广 《黄金》 2026年第2期57-62,共6页
针对超深井矿山开采面临的高温热害问题,提出基于深部通风系统进风流喷雾降温技术。以云南某超深井矿山为对象,开展模拟试验研究。试验采用控制变量法,系统测试了在喷嘴孔径0.15~0.8 mm、喷雾压力2~10 MPa条件下的雾化粒径分布、雾化流... 针对超深井矿山开采面临的高温热害问题,提出基于深部通风系统进风流喷雾降温技术。以云南某超深井矿山为对象,开展模拟试验研究。试验采用控制变量法,系统测试了在喷嘴孔径0.15~0.8 mm、喷雾压力2~10 MPa条件下的雾化粒径分布、雾化流量。结果表明:在喷嘴孔径0.15 mm、喷雾压力6 MPa条件下,雾化粒径小于10μm,该工况下粒径与呼吸性粉尘粒径较为接近,理论上水雾效果对呼吸性粉尘的沉降效果最为理想。利用数值模拟手段进一步验证了喷雾降温系统的可行性,证明在巷道内增设喷淋降温系统可以显著改善巷道内的温度分布,其中最大降温幅度约10 K。该研究成果为超深井矿山热害治理提供了数据支撑,解决了传统降温技术存在的冷量损耗大、湿度积聚等问题。 展开更多
关键词 深井矿山 局部通风 喷雾降温 雾化特性 热害治理 模拟试验 控制变量法
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三山岛金矿深部地热梯度异质性及热力学响应机制研究
10
作者 赵春玺 赵思宇 +3 位作者 赵兴东 况丹阳 李畅 李文光 《黄金》 2026年第1期9-17,共9页
随着全球深部矿产资源开采深度不断增加,地温梯度效应引发的矿井热害问题已成为制约深井矿山安全高效开采的关键挑战。以中国典型深井矿山——三山岛金矿为研究对象,通过多尺度热参数动态钻孔耦合监测技术,系统分析了深部地热梯度的异... 随着全球深部矿产资源开采深度不断增加,地温梯度效应引发的矿井热害问题已成为制约深井矿山安全高效开采的关键挑战。以中国典型深井矿山——三山岛金矿为研究对象,通过多尺度热参数动态钻孔耦合监测技术,系统分析了深部地热梯度的异质性特征及其热力学响应机制。结合区域地质背景与构造特征,揭示了地层岩性、大地构造活动及岩浆侵入对地温梯度分布的影响规律。研究结果表明,三山岛金矿恒温带位于30~70 m深度,温度稳定于13℃~15℃,增温带地温随深度呈分段线性增长,线性拟合关系为t=0.027h+4.922 5,在-1 100~-1 700 m地温梯度显著升高,至0.028~0.030℃/m,而更深部(-1 700~-2 000 m)梯度略有降低,至0.024~0.026℃/m,预测-2 000 m深度岩温可达58.9℃。进一步分析表明,岩性热导率差异是地温梯度纵向非均质性的主要驱动因素,岩浆活动与区域构造背景则通过热流再分配加剧了梯度异常。本研究为深部矿山热害防控及地热资源评估提供了理论依据与技术支撑。 展开更多
关键词 深部矿井 地温梯度 热导率 岩性分析 围岩温度场 岩温测量 区域地质
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煤矿非对称段比重力热管回风换热应用案例分析
11
作者 李强 叶磊 +4 位作者 郝锟 刘明 岳旭东 魏石豪 胡兆坤 《节能》 2026年第1期124-127,共4页
在矿井进回风重力式热管换热系统的设计中,由于蒸发段与冷凝段长度比在各工况下基本一致,难以满足性能优化需求。基于非对称段比思路,建立重力热管回风换热数学模型,并在高寒条件下对陕西某煤矿的重力式热管系统进行现场试验。结果表明... 在矿井进回风重力式热管换热系统的设计中,由于蒸发段与冷凝段长度比在各工况下基本一致,难以满足性能优化需求。基于非对称段比思路,建立重力热管回风换热数学模型,并在高寒条件下对陕西某煤矿的重力式热管系统进行现场试验。结果表明,预测值与实测值的相对误差均小于6%;流速对蒸发段和冷凝段传热性能影响明显,蒸发/冷凝段比优化至1.9∶2.6~2.1∶2.4时,可获得最佳进风加热效果与单管换热量。 展开更多
关键词 矿井回风 换热量 重力式热管 传热特性
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基于FLUENT的深井局部制冷降温方案模拟研究
12
作者 郎晓东 马章印 +2 位作者 邢超 杨洪昌 王春龙 《现代矿业》 2026年第2期53-57,共5页
随着金属矿山开采深度的增大和机械化程度的提高,深部热害问题日益突出,传统通风降温方式难以满足深部采场降温需求,因此需开展局部制冷降温技术改善采场热环境。以嵩县山金矿区为工程背景,针对深部工作面高达38℃的高温环境,结合载冷... 随着金属矿山开采深度的增大和机械化程度的提高,深部热害问题日益突出,传统通风降温方式难以满足深部采场降温需求,因此需开展局部制冷降温技术改善采场热环境。以嵩县山金矿区为工程背景,针对深部工作面高达38℃的高温环境,结合载冷和输冷方式等,构建了局部制冷降温系统。通过MATLAB遗传算法对制冷系统关键参数进行了多目标优化求解,确定系统最佳制冷量为1262.55 kW,送风干球温度25℃,风量8.5 m^(3)/s。采用Fluent数值仿真技术,建立了深部采场热力学模型,系统分析了作业人员、凿岩台车和铲运机多热源耦合作用下的温湿度场演化规律,验证了该制冷系统的可靠性。结果表明:进风巷集中供风制冷方案可将工作面湿球温度有效控制在27℃以下,系统结构简单,投资与运行成本低,具有较好的经济性和适用性,为金属矿山深部安全高效开采提供了热害治理方案,具有显著的工程应用价值。 展开更多
关键词 深井 热害 局部制冷 数值模拟
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基于PSO−SVR的掘进工作面风温预测 被引量：2
13
作者 李延河 万志军 +6 位作者 于振子 苟红 赵万里 周嘉乐 师鹏 甄正 张源 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期183-191,共9页
随着我国浅部煤炭资源的逐渐枯竭,矿井开采深度日益增大,热害问题也随之加剧。采掘作业空间是井下的主要热害场所,对其进行热害防治是矿井安全高效生产的重要基础。矿井热害治理的前提是明确其冷负荷,因此对采掘作业空间风温进行精准预... 随着我国浅部煤炭资源的逐渐枯竭,矿井开采深度日益增大,热害问题也随之加剧。采掘作业空间是井下的主要热害场所,对其进行热害防治是矿井安全高效生产的重要基础。矿井热害治理的前提是明确其冷负荷,因此对采掘作业空间风温进行精准预测意义重大。建立了基于PSO-SVR(基于粒子群的支持向量回归)的掘进工作面风温预测模型,利用模型中的惩罚因子C和核函数参数g对模型进行了寻优。通过现场实测及文献调研,建立了掘进工作面风温预测训练样本集。通过与最小二乘法估计MLR模型和经“试错法”标定参数的常规SVR模型进行对比,分析了PSO-SVR算法的优势。将PSO-SVR算法模型应用于平煤十矿己-24120保护层风巷风温预测,并依据风温预测结果,指导了制冷机组的选型和降温方案设计。结果表明:PSO-SVR模型预测性能最优,模型绝对误差百分比仅为1.85%,较常规SVR模型减小了55.9%,可见PSO优化模型参数对于提高SVR拟合度、泛化性及预测精度具有重要作用。巷道每掘进100m,工作面风流平均温升0.16℃,掘进至2000m时巷道迎头风温升至35.8℃。己-24120保护层风巷需冷量为1083.28kW,设计制冷机组总制冷量为1085 kW。己-24120保护层风巷实施降温后,工作面平均温降8.6℃,降温效果显著,表明了PSO-SVR掘进工作面风温预测模型的可靠性和可行性。 展开更多
关键词 掘进工作面 风温预测 粒子群 支持向量回归 矿井降温
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采煤巷道下方岩层注水风流降温效应数值模拟
14
作者 张小艳 李临川 +2 位作者 刘浪 王璇 李星格 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第4期744-755,共12页
为了研究采煤巷道下方岩层注水对风流降温的影响,利用三维有限元数值模拟,建立岩层注水风流降温的多物理场耦合模型,分析不同注采通道布置和注水参数对巷道内风流温度的影响以及围岩的温度变化,对比相同条件下不同注水时间下的降温效应... 为了研究采煤巷道下方岩层注水对风流降温的影响,利用三维有限元数值模拟,建立岩层注水风流降温的多物理场耦合模型,分析不同注采通道布置和注水参数对巷道内风流温度的影响以及围岩的温度变化,对比相同条件下不同注水时间下的降温效应。结果表明:在注水通道垂直距离上,注水通道离巷道越近,降温范围到达巷道附近围岩的速度越快,垂直距离从15 m到25 m时,1号巷道末端风流温降从25.24℃减少到24.85℃;方案2巷道内右侧风流的降温效应最优,注水10 a时巷道风流平均温度下降到28℃左右;当注水流量从5 kg/s到15 kg/s时,巷道末端风流温度相差1.37℃,注水温度从15℃到25℃时,巷道末端风流温度相差2.08℃;随着注水时间的增加,巷道进风侧的低温区域沿风流方向不断向回风侧扩展,巷道内风流温度的下降集中在注水前期,注水2 a时温降占整体温降的90%左右。研究成果为矿井岩层注水风流降温提供了理论参考。 展开更多
关键词 矿井热害 巷道降温 数值模拟 岩层温度 岩层注水
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基于集成学习强化BPNN的掘进工作面温度预测模型
15
作者 马恒 张世龙 高科 《工矿自动化》 北大核心 2025年第8期88-94,158,共8页
针对现有掘进工作面温度预测方法存在预测模型泛化性不强、鲁棒性较差,且对非线性多维数据的预测能力有限的问题,提出了一种基于集成学习强化反向传播神经网络(BPNN)的掘进工作面温度预测模型,即t−SNE−BPNN−AdaBoost。首先采用t−分布随... 针对现有掘进工作面温度预测方法存在预测模型泛化性不强、鲁棒性较差,且对非线性多维数据的预测能力有限的问题,提出了一种基于集成学习强化反向传播神经网络(BPNN)的掘进工作面温度预测模型,即t−SNE−BPNN−AdaBoost。首先采用t−分布随机邻域嵌入(t−SNE)非线性降维技术,将通风机前风量、温度、相对湿度等7项高维特征降至3维,保留数据局部结构并去除噪声。然后将降维数据输入BPNN作为基分类器,经迭代训练得到初步模型。最后通过自适应推进算法(AdaBoost)集成学习,迭代训练多个BPNN弱分类器并加权组合为强分类器,增强模型泛化能力。将60组掘进工作面实测数据按8∶2划分为训练集与测试集,经5折交叉验证确定AdaBoost最优弱学习器数量为30。实验结果表明:①t−SNE−BPNN−AdaBoost预测曲线和真实值贴合度最优,整体误差小,在温度突变区段适应力强,稳定性远超SVM,BPNN和t−SNE−BPNN。②t−SNE−BPNN−AdaBoost的预测相对误差最小,几乎在5%以内,表现出最优的预测精度。③在测试集上,t−SNE−BPNN−AdaBoost的决定系数为0.9784,较SVM,BPNN,t−SNE−BPNN分别提高了60.3%,17.2%,8.1%;平均绝对误差为0.1676,均方误差为0.0567,平均绝对百分比误差为0.9640,指标均显著优于SVM,BPNN和t−SNE−BPNN,在温度突变区段适应性更强。 展开更多
关键词 掘进工作面温度预测 t−分布随机邻域嵌入 BP神经网络 t−SNE 自适应推进算法 AdaBoost集成学习 5折交叉验证
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矿井回风与进风重力热管系统关键参数设计计算方法研究
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作者 翟宇 赵旭 董志峰 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期19-26,共8页
矿井回风取热与进风加热重力热管热交换系统在不同工况下热管结构参数的设计基本相同,导致矿井回风余热利用效率低且无法满足进风温度的设计要求。为解决该系统及热管组件关键参数设计缺乏针对性的理论支持的技术难题,基于重力式热管系... 矿井回风取热与进风加热重力热管热交换系统在不同工况下热管结构参数的设计基本相同,导致矿井回风余热利用效率低且无法满足进风温度的设计要求。为解决该系统及热管组件关键参数设计缺乏针对性的理论支持的技术难题,基于重力式热管系统热交换模型,提出了一种矿井回风与进风重力热管系统关键参数设计计算方法。应用该方法于银川某矿,并与其他三个典型重力热管煤矿的热交换效果进行了对比分析,结果表明,该矿重力热管热交换系统将进风温度从-31.5℃提升至4.1℃,满足了煤矿安全规程中进风温度≥2℃的要求,相较其他项目改善效果更为明显,这些结果证实了该方法的有效性与实用性。 展开更多
关键词 矿井回风取热 矿井进风加热 重力热管 设计计算方法 热交换特性
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BAS-RVM淋水井筒风温预测模型
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作者 张研 荆浩然 +1 位作者 黄兰淘 唐北昌 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第6期1090-1099,共10页
为提高矿井淋水井筒风温预测精度与可靠性,解决传统方法在复杂矿井环境下预测效果不佳的问题,提出一种基于天牛须算法(BAS)和相关向量机(RVM)相结合的淋水井筒风温预测方法。模型通过相关向量机建立井巷风温与其影响因素之间的非线性映... 为提高矿井淋水井筒风温预测精度与可靠性,解决传统方法在复杂矿井环境下预测效果不佳的问题,提出一种基于天牛须算法(BAS)和相关向量机(RVM)相结合的淋水井筒风温预测方法。模型通过相关向量机建立井巷风温与其影响因素之间的非线性映射关系,利用BAS算法对RVM核参数进行优化调整,从而构建出更为精确的BAS-RVM淋水井筒风温预测模型。具体步骤包括数据收集与整理、初始化BAS算法和RVM模型参数、模拟天牛觅食行为进行参数搜索与更新、模型训练与验证以及结果输出等。结果表明:BAS-RVM预测模型的平均绝对百分比误差0.86%,平均绝对误差0.24℃,均方根误差0.116,决定系数0.89,明显优于GA-BP神经网络模型与BP神经网络模型;BAS-RVM模型结合了天牛须算法的易实现性和相关向量机在非线性系统预测中的优势,能够准确捕捉矿井风温的非线性变化规律和特性,提供高精度的预测结果。与传统模型相比,BAS-RVM预测模型在拟合实际数据方面表现出色,该模型为矿井风温预测提供了新的技术支持。 展开更多
关键词 风温预测 相关向量机 天牛须算法 淋水井筒 模型评价
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金属矿深井开采巷道支护技术优化与应用
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作者 钟添榕 《世界有色金属》 2026年第3期94-96,共3页
本研究以实际金属矿深井开采为背景,分析不同支护技术效果并加以优化应用。先通过数值模拟与理论计算,筛选出适配深井环境的巷道支护技术;再结合实际地质条件优化支护参数,提升支护成效。实践表明,采用优化支护技术的深部矿巷,稳定性与... 本研究以实际金属矿深井开采为背景,分析不同支护技术效果并加以优化应用。先通过数值模拟与理论计算,筛选出适配深井环境的巷道支护技术;再结合实际地质条件优化支护参数,提升支护成效。实践表明,采用优化支护技术的深部矿巷,稳定性与防护效果显著增强,巷道变形量大幅降低,结构更稳固。同时,长期稳定性预测显示,优化支护结构能有效抵御长期地应力累积影响,为矿巷支护技术选型与效果优化提供科学支撑,保障实际开采安全。 展开更多
关键词 金属矿深井开采 巷道支护技术 优化应用 巷道稳定性 地应力累积影响
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基于超声空化效应的井下供热研究
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作者 杨兴 刘坤 +2 位作者 马维芳 杨晴超 张君 《煤矿现代化》 2026年第1期140-144,共5页
针对冬季井室供暖和井筒防冻问题,提出基于超声空化效应的技术,相比传统技术具备更好的运行效率和安全性。以王庄北栗风井为例建立进风热量方程得到加热量Q为4 351 860.77 kJ/h。进一步,利用加热风机实现井下供热。首先确定超声加热风... 针对冬季井室供暖和井筒防冻问题,提出基于超声空化效应的技术,相比传统技术具备更好的运行效率和安全性。以王庄北栗风井为例建立进风热量方程得到加热量Q为4 351 860.77 kJ/h。进一步,利用加热风机实现井下供热。首先确定超声加热风机系统设计流程,建立风机2D模型,并给出了风机工艺图。以超声空化效应理论和加热量Q为根据,对超声加热阵列设计环节的超声参数进行界定,得到超声频率为65 kHz,总功率为1 200 kW,单台功率为200 kW。利用MATLAB的CFD tool工具箱进行温度模拟,有效验证了所提加热技术的加热效果。通过与传统加热技术对比分析,得出超声热风加热技术在热效率,节能度和环保度上均具有明显优势。 展开更多
关键词 超声空化效应 温度分析 加热风机 井下加热
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深井采场装配式对流-辐射制冷系统降温效果分析 被引量：1
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作者 韩巧云 李谋伟 +4 位作者 曹轩 杨晓杰 李孔清 庞杰文 游波 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第10期201-212,共12页
人工制冷降温技术是目前深井热害治理的最有效的方法之一。目前降温方法以全空气型降温为主导,暴露出降温效果“近冷远热”、能耗巨大等诸多问题,与国家绿色矿山发展战略相悖离。装配式对流-辐射制冷系统是一种集支护-降温为一体的局部... 人工制冷降温技术是目前深井热害治理的最有效的方法之一。目前降温方法以全空气型降温为主导,暴露出降温效果“近冷远热”、能耗巨大等诸多问题,与国家绿色矿山发展战略相悖离。装配式对流-辐射制冷系统是一种集支护-降温为一体的局部降温装置,可安装在工作面需冷区域,营造局部舒适热环境。为了研究装配式对流-辐射制冷系统的降温效果,采用理论分析及计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)模拟方法,得到系统供冷量的数学模型;分析系统降温机理,优化运行工况;以张双楼矿7119工作面为例对系统的降温效果展开了评价。结果表明:装配式高温矿井对流-辐射降温系统与侧帮支护系统结合,可实现巷道开采、支护与环境改善同步进行,提高生产效率与环境舒适度;装配式高温矿井对流-辐射降温系统最优运行工况为:冷媒流速为0.2 m/s,入口风速为0.6 m/s,出风口高度设定为60 mm,系统供冷量为269 W;装配式高温矿井对流-辐射降温系统的降温效果(满足舒适需求)相较巷道全空气型降温方法提高了31%,可满足采深2 000 m以内采场的适应性工人舒适环境需求,系统能够最大程度保证矿工的热安全。与此同时,可根据现场的降温需求,调整设备安装间距,进行局部环境控制,极大程度节约降温能耗。该研究可用于指导矿井采场的局部环控、智能少人工作面高效精准降温、矿工职业健康保障,充分地响应了国家绿色矿山发展战略,助力国家“双碳”目标的实现。 展开更多
关键词 深部矿井 装配式对流-辐射制冷系统 降温效果 湿黑球温度 计算流体力学
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