煤炭学报

作者：王美, 刘浪, 张波, 张小艳, 郇超, 赵玉娇, 屠冰冰,

关键词：深井降温, 充填采矿, 相变传热, 料浆输运, 强度,

深井热害是矿产资源开采面临的重大问题，为改善矿井降温效果、提高冷量利用效率，提出了一种结合深井降温需求与充填采矿特点的载/蓄冷功能性充填降温方法，与传统矿井降温方式相比，该方法省去了井下空气调节末端装置和载冷介质输送系统，并营造出采场整体低温环境，其经济和安全效益明显。制定了载/蓄冷功能性充填的总体实施方案，包括材料制备、充填料浆输运、充填体相变降温、充填体固结强化4个阶段。材料制备与配方优化方面提出了以料浆的流动特性，充填体的传热特性，充填体的力学强度特性为三大约束条件的优化目标;在充填体相变降温方面建立了基于焓法模型、多孔介质模型和水化放热模型的载/蓄冷相变充填体瞬态相变传热模型，并以实验验证了该相变传热模型的准确性，应用该模型计算了井下条件中载/蓄冷相变充填体相变过程中的温度和液相率随时间变化的分布特征，对比初始液相率和料浆浓度2个影响因素，计算分析得出影响降温的主要因素为初始液相率;在充填料浆输运方面，实验表明随着初始液相率减小,含冰量增加，屈服应力与塑性黏性系数均增加，采用宾汉模型以及实验测试出的屈服应力与塑性黏性系数，得出了预测工程实际中管道输运剪切应力特性的计算公式;在充填体强度方面，实验表明抗压强度与含冰量之间的关系呈现出阶段性特征，随初始液相率从100%降低到临界值，强度逐渐增加，当初始液相率低于临界值，强度随初始液相率降低而降低，对不同阶段的特征分析了各阶段占优的影响因素及影响机制。

来源：2020年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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