针对矿井热害问题,在统计国内外矿井产生热害原因的基础之上,分析得到风流与围岩热交换及风流压缩放热是大多数矿井产生高温的主要因素.通过对巷道围岩温度场的解析和干燥巷道风温的预测,进一步指出了井下风流温度的分布规律,从而为制定矿井降温措施提供可靠的理论依据及必要的基础资料.

基于三维围岩温度场的理论模型,对巷道风流温湿度的分布进行数值模拟,并在此基础上建立适用于矿井通风网络内温湿度环境预测分析的实用数学模型。以水平巷道为研究对象,探讨了在考虑到热传导、水分的蒸发与凝结、空气的压缩与膨胀等各种条件下的风流温湿度分布的特征。利用VB语言编制了解算风流温湿度变化规律的软件程序,解算结果显示:巷道围岩的潮湿率对风流温湿度的影响较大。最后通过矿井实测数据进行了对比验证。

应用固体导热的理论,忽略一些次要因素的影响得到矿井围岩传热的数学模型。应用COMSOL Multiphysics模拟软件,计算得到矿井围岩温度场的分布规律,讨论了矿井通风时间、围岩导热系数、围岩径向位移、风流温度和原始岩温对矿井围岩温度场的影响。研究表明:影响围岩调热圈半径的主要因素是通风时间和围岩的导热系数。围岩调热圈半径随通风时间的增加及围岩导热系数的增加而增加。影响围岩温度梯度的主要因素是通风时间、风流温度和原始岩温。围岩温度梯度随通风时间的减少、风流温度的减小和原始岩温的增加而增加。