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第1章 绪论 1

1.1 高温热害的普遍性 1

1.2 高温热害的严重性 2

1.2.1 高温热害与人身健康 2

1.2.2 高温热害与劳动效率 3

1.2.3 高温热害与瓦斯事故 4

1.2.4 高温热害与塌方事故 5

1.3 与热害相关的法律法规 6

1.4 高温热害研究现状 7

1.4.1 高温热害成灾机理研究现状 7

1.4.2 矿内热环境评价研究现状 9

1.4.3 矿井热害治理技术研究现状 10

1.5 本书主要内容 12

参考文献 12

第2章 我国煤矿的地温场特征 18

2.1 我国煤矿地温场纵向分布特征 18

2.1.1 线性模式 18

2.1.2 非线性模式 18

2.1.3 异常模式 20

2.2 我国煤矿地温场横向分布特征 21

2.2.1 地温梯度横向分布特征 22

2.2.2 -1000m深地温场横向特征 24

2.2.3 -1250m深地温场横向特征 25

2.2.4 -1500m深地温场横向特征 26

2.2.5 -2000m深地温场横向特征 27

2.3 我国主要热害矿井分布特征 28

参考文献 31

第3章 深部岩石热力学效应 32

3.1 深部岩石热效应试验系统 32

3.1.1 系统结构 32

3.1.2 系统设计原理 32

3.2 高温软化效应 33

3.2.1 均值岩石高温软化效应 33

3.2.2 静荷载作用下温度-结构层理耦合效应 35

3.2.3 循环荷载作用下温度-结构层理耦合效应 48

3.3 高温吸附气体逸出效应 66

3.3.1 温度-吸附气体逸出效应 66

3.3.2 T-P耦合吸附气体逸出效应 68

参考文献 73

第4章 热害控制冷负荷计算方法 74

4.1 深部围岩导热过程分析 74

4.1.1 热传导微分方程 75

4.1.2 对流传热微分方程 76

4.1.3 辐射传热微分方程 77

4.2 矿井降温冷负荷传统算法 78

4.2.1 围岩散热 78

4.2.2 热水的散热 80

4.2.3 氧化放热 81

4.2.4 压缩放热 81

4.2.5 机电设备散热 82

4.2.6 采落矿岩的冷却散热量 82

4.2.7 采落矿岩在运输过程中的散热 83

4.2.8 人体散热 83

4.3 矿井降温冷负荷计算反分析法 83

4.3.1 反分析算法原理 84

4.3.2 反分析算法的推导思路 84

4.3.3 反分析算法的公式推导及其参数确定 85

4.3.4 工作面热荷载反分析计算 88

4.3.5 制冷工作站冷负荷计算 89

4.3.6 反分析算法计算程序设计 89

参考文献 90

第5章 矿井降温系统的构成、分类和评价 91

5.1 矿井降温系统的构成 91

5.2 矿井降温系统的分类 92

5.2.1 压缩空气制冷降温系统 92

5.2.2 冰制冷降温系统 93

5.2.3 地面集中制冷降温系统 93

5.2.4 地面排热井下集中降温系统 94

5.2.5 回风排热井下集中降温系统 94

5.2.6 地面热电联产制冷降温系统 95

5.2.7 矿井涌水为冷源的降温系统 95

5.3 矿井降温系统有效性评价方法 96

5.3.1 降温系统合格指标 96

5.3.2 降温有效性评价指标体系 98

5.3.3 除湿有效性评价指标体系 98

5.4 矿井降温系统设计步序 100

参考文献 100

第6章 HEMS热害控制模式及技术 102

6.1 HEMS介绍 102

6.2 HEMS热控模式 104

6.2.1 矿井涌水丰富型 104

6.2.2 矿井涌水适中型 105

6.2.3 矿井涌水冷源缺乏型Ⅰ 106

6.2.4 矿井涌水冷源缺乏型Ⅱ 107

6.3 HEMS关键技术 108

6.3.1 “三防”换热技术 108

6.3.2 采掘工作面全风降温技术 111

6.3.3 高差循环冷源获取技术 112

6.3.4 水平循环冷源技术原理 113

6.3.5 模块化组装移动式降温技术 113

6.3.6 HEMS-Ⅲ热能利用技术 114

6.3.7 循环冷（热）源利用技术 115

6.3.8 地热异常利用技术 115

6.3.9 井口防冻供热技术 116

6.3.10 地面洗浴供热技术 118

6.3.11 工业广场建筑物空调技术 119

6.4 热控系统自动化监控技术 119

6.4.1 现场数据采集技术 119

6.4.2 现场数据传输技术 119

6.4.3 现场数据接收分析技术 120

6.4.4 工程效果演示技术 120

参考文献 121

第7章 现场试验Ⅰ——张双楼煤矿 122

7.1 热害特征及冷源分析 122

7.1.1 热害特征 122

7.1.2 冷源分析 125

7.2 热害控制方案 127

7.2.1 系统工艺设计 127

7.2.2 冷源工程设计 129

7.2.3 高效制冷系统设计 130

7.2.4 全风降温系统设计 131

7.3 热能利用方案 132

7.3.1 深井热能梯级开发利用系统 132

7.3.2 井口防冻系统 133

7.3.3 工人洗浴系统 144

7.3.4 自动控制系统 144

7.4 现场试验参数分析 146

7.5 效果评价 157

7.5.1 热害治理效果 157

7.5.2 热能利用效果 158

参考文献 163

第8章 现场试验Ⅱ——三河尖煤矿 164

8.1 热害特征及冷源分析 164

8.1.1 热害特征 164

8.1.2 冷源分析 166

8.2 热害治理方案设计 167

8.3 现场试验参数分析 169

8.4 热力平衡参数分析 176

8.4.1 运行参数测试 176

8.4.2 系统热力平衡参数分析 176

8.4.3 工作面降温效果分析 180

8.5 降温系统热排放对生态环境影响评估 182

8.5.1 热水排放对河流生态影响的分析 182

8.5.2 数学模型 184

8.5.3 物理模型 185

8.5.4 结果分析 186

参考文献 194

第9章 现场试验Ⅲ——夹河煤矿 196

9.1 热害特征及冷源分析 196

9.1.1 热害特征 196

9.1.2 冷源分析 199

9.2 热害治理方案设计 200

9.3 高差冷却效果分析方法 203

9.3.1 计算模型的建立 203

9.3.2 求解模型的建立 206

9.3.3 边界条件 208

9.3.4 计算参数的确定 209

9.3.5 数值计算方法 209

9.4 冷却效果分析 209

9.4.1 700m管道冷却效果分析 209

9.4.2 1200m水沟冷却效果分析 216

9.4.3 1900m管道冷却效果分析 227

9.5 效果评价 231

9.5.1 系统运行状态分析 231

9.5.2 生产效果 234

参考文献 237

第10章 现场试验Ⅳ——张小楼矿 238

10.1 热害特征及冷源分析 238

10.1.1 热害特征 238

10.1.2 冷源分析 244

10.2 热害治理方案 245

10.2.1 系统工艺总设计 245

10.2.2 回风冷源计算方法 246

10.3 现场试验参数分析 251

10.4 效果评价 269

参考文献 270