1 矿山井下环境治理技术研究进展 1
1.1 国内外矿井降温技术 1
1.1.1 国外矿井降温技术发展状况 1
1.1.2 国内矿井降温技术发展状况 2
1.2 矿山井下大气环境综述 3
1.2.1 井下湿热产生的原因 3
1.2.2 高温、高湿危害 3
1.2.3 井下粉尘来源及危害 4
1.2.4 治理措施及意义 5
1.3 深井热岩体水渗流及其湿热影响 6
1.3.1 矿山岩石渗流研究现状 6
1.3.2 裂隙渗流对巷道空间的湿热影响 7
1.4 矿山热能利用综述 7
1.4.1 矿山二次资源开发的意义 7
1.4.2 国内外矿山地下热能利用概况 8
1.5 矿山热能利用发展趋势 9
1.6 本章小结 10
2 通风改善矿井环境方法优化 11
2.1 矿井通风网络图论 11
2.1.1 流体网络的基本概念 11
2.1.2 流体网络中的图 12
2.1.3 网络图中的路径 14
2.1.4 通风网络矩阵 14
2.2 通风网络中风流流动的基本规律 15
2.2.1 质量守恒定律 16
2.2.2 能量守恒定律 17
2.2.3 阻力定律 18
2.3 不同结构的风路及其特点 18
2.3.1 串联风路的风流特点 18
2.3.2 并联风路的风流特性 19
2.3.3 角联风路的风流特点 20
2.4 矿井通风网络的特点 21
2.4.1 矿井通风网络的复杂性 21
2.4.2 矿井通风网络的动态性 22
2.4.3 矿井通风网络稳定性的影响因素 22
2.5 矿井通风系统的优化 22
2.5.1 矿井通风系统的阻力调节 23
2.5.2 矿井通风系统的风量调节 24
2.5.3 矿井通风系统的主通风机工况优化 25
2.6 本章小结 26
3 巷道湿热交换及角联网络的模拟 27
3.1 流体动力学基本理论及数学模型 27
3.1.1 流体力学基本模型 27
3.1.2 湍流流动模型 29
3.2 巷道风流湿热交换的数值模拟 30
3.2.1 模型的假设 30
3.2.2 模型的建立 30
3.2.3 边界条件及计算参数的设置 31
3.2.4 模拟结果分析 32
3.3 井筒风流湿热交换的数值模拟 43
3.3.1 模型的假设 43
3.3.2 模型的建立 43
3.3.3 边界条件及计算参数的设置 44
3.3.4 模拟结果分析 44
3.4 角联通风网络数值模拟 52
3.4.1 拟牛顿法及基于Matlab编程解算 54
3.4.2 FLUENT数值模拟 57
3.5 本章小结 60
4 矿井通风系统参数评价研究 62
4.1 基于熵理论的耗散系统评价分析 62
4.1.1 矿井通风系统耗散结构 62
4.1.2 矿井通风系统状态过程演变 64
4.1.3 应用分析 65
4.1.4 评价结论 66
4.2 逼近理想解方法评价 66
4.2.1 基于熵权的TOPSIS方法 66
4.2.2 矿井通风系统方案综合评判 68
4.3 本章小结 71
5 矿井工作面增氧技术研究 72
5.1 矿井环境对人体的影响 72
5.1.1 矿井空气对人的影响 72
5.1.2 气候环境对人的影响 72
5.1.3 有毒有害气体对人的影响 73
5.1.4 粉尘对人的影响 73
5.2 矿井增氧量计算 73
5.2.1 矿井新风量 74
5.2.2 矿井新风量氧气消耗量 76
5.2.3 矿工氧气消耗量 77
5.2.4 矿井漏风氧气消耗量 77
5.3 矿井增氧系统设计 78
5.3.1 矿井制氧设计 78
5.3.2 矿井供氧设计 80
5.4 工作面增氧通风模型及数值模拟 81
5.4.1 通风风流中的紊流方程 82
5.4.2 工作面增氧通风模拟 84
5.5 本章小结 97
6 井下粉尘及有害气体治理的理论与实践 98
6.1 井下尘毒来源分析 98
6.1.1 炸药的氧平衡 98
6.1.2 炸药爆炸反应的完全程度 99
6.1.3 周围介质的作用 99
6.2 静电除尘技术 100
6.2.1 静电除尘器粉尘振打 101
6.2.2 粉尘极化能力对黏结力的影响 101
6.2.3 推论 109
6.3 影响粉尘黏结力的各种因素 110
6.3.1 MATLAB语言演示黏结力变化趋势的直观性 110
6.3.2 小结 121
6.4 矿山尘毒治理实例 121
6.4.1 典型矿山尘毒现状 121
6.4.2 尘毒治理方案选择 122
6.4.3 方案实施前后的数据分析 124
6.4.4 方案实施中的注意事项 125
6.5 本章小结 125
7 岩体裂隙渗流及围岩－风流湿热交换机理研究 127
7.1 岩体渗透率与静应力关系测定 127
7.2 岩体裂隙渗流与应力关系分析 129
7.3 岩体裂隙变形与渗流关系模型的建立 129
7.3.1 流体的存储效应模型 130
7.3.2 裂隙引起的附加应力模型 131
7.3.3 边界条件对孔弹性应力变化的影响 131
7.4 岩体压裂控制研究 132
7.4.1 稳定开裂条件分析 132
7.4.2 裂隙失稳压力分析 133
7.5 热岩裂隙控制模型的建立及其意义 134
7.6 深井湿热参数测定 136
7.6.1 风流参数测试 136
7.6.2 围岩温度测试 137
7.7 围岩壁面湿热散发求解 140
7.7.1 显热计算 140
7.7.2 潜热计算 141
7.8 围岩与风流湿热交换模型的建立 143
7.8.1 温度平衡方程建立 143
7.8.2 湿度平衡方程建立 144
7.8.3 岩壁温度的求解 144
7.8.4 预测模型在矿山中的应用分析 145
7.9 本章小结 147
8 矿山地热阶梯利用研究 148
8.1 矿山深部开采地温预测研究 148
8.1.1 矿井深部温度预测模型建立 148
8.1.2 深部温度推算中的地形校正 152
8.2 我国地热能利用可行性分析 154
8.3 地热分级利用模式 154
8.3.1 典型金矿地热概况 154
8.3.2 矿井热能开发新方法 155
8.3.3 分级利用模式的提出 156
8.4 矿山地热能促进沼气生物质能研究 156
8.4.1 温度对产气量的影响 157
8.4.2 沼气池加温热源分析 157
8.4.3 地热加温沼气池试验 158
8.4.4 加温系统成本效益分析 161
8.5 余水回灌系统实验研究 161
8.5.1 回灌技术原理 162
8.5.2 金属矿区回灌方案设计 162
8.5.3 回灌试验分析 163
8.6 本章小结 165
9 结论及展望 166
9.1 主要研究结论 166
9.2 主要创新点 167
9.3 展望 167
参考文献 168
术语索引 175