王运敏 陈宜华 贾敏涛

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;2.金属矿山安全与健康国家重点实验室)

在高温金属矿床矿井通风过程中，当矿井入风风流温度较高时，风流流过井巷与井下环境空气产生热交换。热交换过程是一个“多相流”复杂过程，有气－固(气体与固体间)、气 －液(气体与热水间)、气－气(高温气体与低温气体间)热交换。根据井下地点不同可将热交换分为风流通过竖井、巷道、掘进工作面、硐室的热交换过程等。本研究根据深井开采热源产生的量及地点，以开采巷道的热力学计算为对象，以冬瓜山铜矿为实例，通过计算机模拟的手段对巷道进行热力学分析，并现场校验热力学计算的符合性，指导深井巷道降温设计。

1 风流通过巷道的热力学计算

矿井风流通过巷道的热交换过程是一个能量交换过程，根据热力学定律，各种形式的能量均可在一定的条件下相互转换，总能量保持不变。根据矿山井下巷道热量产生方式的不同以及开挖时间的长短，所产生的热量或放热过程是不同的，按照井下巷道开挖时间分为通风时间大于1 a和小于1 a的巷道通风热交换。对冬瓜山铜矿而言，通风风流通过采空区巷道，实现对入风风流的热交换，对风温预冷，风流通过空区预冷按通风时间大于1 a的巷道计算。为后述方便，进行以下设定:i1、i2为风流通过巷道始点、终点质量焓，kJ/kg;φ1、φ2为巷道始点、终点相对湿度;MB为通过井巷的风量，kg/s;Kτ为风流与围岩间的……