论文部分内容阅读
副井井筒是地面和井下联系的重要通道,冬季气温低于一定温度时,井筒必须进行防冻设计,因此井筒防冻设计有着重要而特殊的意义。人们对井筒防冻进行过一定研究,一般只仅仅针对能否达到规范要求的设计温度,但是并没有对每种防冻方式进行深入对比的分析,没有考虑整个井筒内温度场和速度场的耦合变化情况。同时也没有把井口房采暖和井筒防冻这两者综合研究。再者,矿井降温技术措施中井筒冷却的方法,可以适用于浅井夏季出现轻度热害的治理。这三者都可共存于井口房这一个空间,但是综合考虑冬季的副井井口房的采暖与副井的井筒防冻和夏季的井筒冷却的研究暂时还没有,所以本文针对井口房冬季和夏季工况运用CFD进行数值模拟,希望能探寻出一种最优化的综合设计方案。首先,对冬季工况下的井筒防冻与井口房采暖和夏季工况下的井筒冷却进行理论分析。然后针对具体工程项目根据副井井口房和井筒的实际情况进行简化,建立三维计算流体力学模型,并用Gambit对模型进行网格划分,在对各种湍流模型和辐射模型研究的基础上,选择适当的数值模型和边界条件进行数值计算,对采用不同布置方式的井口房和井筒的冬季与夏季的工况进行模拟,用其自带的后处理功能对模拟结果进行综合分析比较,然后对井口房和井筒的加热和冷却系统加以局部改进。根据模拟结果表明:在冬季,有风机井口房内混合的方式在井筒防冻问题上效果是最为显著;夏季,井筒冷却方式,对浅井热害有一定作用,而且井筒冷却的末端设备布置方式可以和冬季井筒防冻方式共用。证明冬季和夏季二种末端系统可以合二为一的假设是成立的。本文对冬季工况下井筒防冻和井口房采暖进行了比较全面的理论分析和数值模拟研究。同时也对夏季工况下井筒冷却进行了理论分析和数值模拟研究。通过这些分析研究,提出了一种满足全年工况下最优化的设计方案,具有一定的学术意义和工程实用价值。为井筒冷却和井筒防冻系统的综合设计提供了一定的依据。