崔益源，李 坤，梅國棟，盧 堯，李垚萱

(1.礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 102628；2.國家金屬礦綠色開采國際聯(lián)合研究中心，北京 102628)

礦產(chǎn)資源作為人類社會(huì)的基礎(chǔ)物質(zhì)之一，其合理開發(fā)與高效產(chǎn)出對(duì)國家的發(fā)展建設(shè)具有至關(guān)重要的戰(zhàn)略意義。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的逐步深入，淺部礦產(chǎn)資源開發(fā)已無法滿足我國日益增長的需求，大部分礦山企業(yè)進(jìn)入深部開采階段。隨著開采深度的逐漸增加，深井熱害問題日漸凸顯。深井熱害不僅會(huì)誘發(fā)礦物(特指煤)自燃造成重大的生產(chǎn)安全事故；同時(shí)，極端熱環(huán)境對(duì)工作人員造成的生理壓力也是不容忽視的重要問題。目前，我國已有千米深礦井近百座，某些非煤礦山工作面溫度甚至超過35 ℃，相對(duì)濕度接近100%[1]。

對(duì)礦井熱害的研究始于1740年，法國科學(xué)家首先對(duì)Belfort地區(qū)的金屬礦山進(jìn)行了地溫觀測(cè)[2]。隨后，英國、南非、西德等國家也相繼開展了礦井熱力學(xué)的理論研究，并提出了調(diào)溫圈、制冷降溫等概念，建立了礦井熱害研究領(lǐng)域最初的理論基礎(chǔ)。隨著礦井開采深度的逐步加深，熱害問題在全球礦業(yè)領(lǐng)域凸顯嚴(yán)重，引起了學(xué)者的廣泛重視，礦井熱害的研究也從簡單的地溫監(jiān)測(cè)擴(kuò)展為巖石-風(fēng)流熱交換、風(fēng)溫預(yù)測(cè)、濕熱計(jì)算等方面。時(shí)至今日，礦井熱害已成為一門多學(xué)科交叉、理論研究與工程實(shí)踐相結(jié)合的綜合性研究課題。

本文簡要綜述地下礦山常見熱源的成因，以及現(xiàn)階段在深井熱害規(guī)律、評(píng)價(jià)及治理方法方面取得的研究成果，并結(jié)合目前科學(xué)技術(shù)進(jìn)展，對(duì)深井熱害規(guī)律及治理研究的發(fā)展方向提出自己的看法。

1 金屬礦山深井常見熱源分析

盡管不同礦井的高溫?zé)岷Τ潭扔兴顒e，但是熱源構(gòu)成基本一致，主要有圍巖散熱、空氣自壓縮熱、機(jī)械設(shè)備放熱和爆破放熱，隨著充填式開采技術(shù)的推廣和普及，充填體水化放熱也成為深井熱害的一種新型熱源。圖1為板溪銻礦井下熱源放熱量比例。

圖1 板溪銻礦井下主要熱源分布Fig.1 Distribution of heat sources of Banxi antimony mines

1.1 圍巖散熱

圍巖散熱是最為直接與重要的井下熱源，其放熱量可占井下熱源放熱總量的40%～50%。圍巖的溫度隨著采掘深度的增加而增加，圍巖溫度的變化規(guī)律可分為兩個(gè)階段，分別為線性變化階段和非線性變化階段。圖2為夾河礦地溫分布圖，在0～700 m階段，溫度呈線性變化；700～1 200 m

圖2 夾河礦開采深度與地溫關(guān)系圖[3]Fig.2 Relationship between depth and ground temperature in Jiahe mine

呈非線性變化，特別是當(dāng)開采深度超過1 000 m時(shí)，非線性特征顯著增加，礦井圍巖溫度上升速度極快。

圍巖對(duì)礦井熱環(huán)境的影響體現(xiàn)在對(duì)風(fēng)流的加熱作用上，圍巖向風(fēng)流傳熱的方式有兩種，一種是巖石圈的熱傳導(dǎo)，另一種是借助地下水蒸發(fā)形成的熱對(duì)流。對(duì)流散熱常常出現(xiàn)在地下水較為豐富的礦井中，而熱傳導(dǎo)則是普遍存在的圍巖散熱方式。封閉的原巖體溫度是一個(gè)恒定值，當(dāng)?shù)叵聨r石圈首次暴露于礦井空氣環(huán)境中時(shí)，便與風(fēng)流發(fā)生熱交換，圍巖熱流量的傳導(dǎo)是一個(gè)緩慢的動(dòng)態(tài)過程，隨著時(shí)間的推移，被冷卻的巖石圈范圍逐步擴(kuò)大，形成穩(wěn)定的溫度場，與風(fēng)流的熱交換也趨于穩(wěn)定。

1.2 空氣壓縮散熱

空氣的壓縮過程主要指的是入井口空氣沿巷道流入礦井深部，由于必然會(huì)向下流動(dòng)，流動(dòng)過程中必然會(huì)產(chǎn)生氣柱壓力，速度增大導(dǎo)致空氣動(dòng)能轉(zhuǎn)化為自身重力勢(shì)能，重力勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為焓，導(dǎo)致空氣自身溫度上升的一個(gè)過程?？諝鈮嚎s雖然不是常規(guī)意義的井下熱源，但產(chǎn)生的效果與主要熱源相差不大。文獻(xiàn)[4]對(duì)東灘煤礦井下風(fēng)流進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，由于空氣的壓縮熱作用，風(fēng)流下井口較上井口溫度升高了接近3℃。

由于空氣壓縮熱源是不可抵消的，隨著深度的增加會(huì)越來越大，所以空氣壓縮熱源對(duì)于整個(gè)深部礦井的熱源十分重要。對(duì)于高深礦井，風(fēng)流流經(jīng)礦井時(shí)，風(fēng)流壓縮產(chǎn)熱是不可忽略的。如果豎井是潮濕的，風(fēng)流熱焓增值中僅僅只有一部分使溫度升高，而另一部分被水的蒸發(fā)所吸收，使風(fēng)流中水蒸氣含量升高。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，在熱焓增值中64%用于溫度升高，36%被水分蒸發(fā)所吸收。實(shí)際上，在進(jìn)風(fēng)井中深度每增加100 m，風(fēng)流的溫度增加0.8 K，比干燥空氣絕熱壓縮時(shí)的理論值低20%。

1.3 機(jī)械設(shè)備放熱

現(xiàn)代井工作業(yè)過程中，大型機(jī)械設(shè)備的使用量與日俱增，地下開采和掘進(jìn)過程中所需的車輛、大型鑿巖設(shè)備及供電設(shè)備都是較為常見的機(jī)械熱源。

機(jī)械熱源對(duì)礦井的整體熱環(huán)境影響不大，但對(duì)某些特定區(qū)域有較大影響，如掘進(jìn)工作面本身通風(fēng)效果差，大型鑿巖機(jī)功率高、發(fā)熱量大，造成掘進(jìn)工作面溫度普遍偏高；變配電硐室設(shè)有大量供電設(shè)備，釋放出較大熱量，對(duì)硐室內(nèi)部環(huán)境影響較大，如沒有較為適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂拼胧?，?huì)對(duì)配電硐室工作人員造成較大生理影響。

家住在石門鄉(xiāng)間，前后有兩個(gè)小小的院子，于是，也種了不少雜七雜八的植物，按著季節(jié)，也會(huì)開出不少好看的花。有時(shí)候在廊前一坐，桂花送來淡淡的清香，覺得自己好像也安靜古雅了起來。夏天的傍晚，茉莉會(huì)不停地開，摘下兩三朵放在手心里，所有青春的記憶都會(huì)隨著它的香氣出現(xiàn)在我眼前。我想，我愛的也許并不是花，而是所有逝去的時(shí)光，在每一朵花后面，都有著我珍惜的記憶。

總體來說，機(jī)械設(shè)備熱源一般呈點(diǎn)式分布、區(qū)域性特征明顯，因此需要對(duì)井下某些地點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)。

1.4 井下爆破放熱

爆破是金屬礦山的常見開采方式，炸藥爆炸的瞬間產(chǎn)生的高溫也是井下不可忽略的熱源之一。通常爆破作業(yè)的工序是在所需崩落的目標(biāo)巖體上打眼，然后裝入炸藥引爆，這使得爆破放熱存在兩種形式：一部分熱量迅速擴(kuò)散到空氣中，隨風(fēng)流移動(dòng)；另一部分熱量由于與巖體直接接觸，影響了圍巖的溫度，從而形成了一個(gè)小型的固定熱源，這部分熱量需要一個(gè)較長的時(shí)間才能全部釋放到井下的風(fēng)流中。

1.5 充填體放熱

近年來，隨著安全和環(huán)保要求的逐步提升，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行妥善處理成為地下金屬礦山開采的一個(gè)重要課題，充填式開采已經(jīng)在越來越多的礦山企業(yè)得以推廣。充填式開采可以有效回收礦柱、提高采出率，同時(shí)保護(hù)了采空區(qū)的頂板，采出的廢石也得到了有效處置。目前，充填體一般采用水泥與石灰組成的復(fù)合凝膠，充填體膠結(jié)的是一個(gè)放熱過程，散熱量較大，因此充填體水化放熱成為深井開采的一種新型熱源，必須加以重視。

充填體熱源的放熱規(guī)律有別于上述熱源。首先，充填體與圍巖一樣是一種固定的熱源，但充填體的放熱規(guī)律卻更加復(fù)雜，這是由于充填體水化涉及一系列物理和化學(xué)變化，使得充填體在不同時(shí)間段的發(fā)熱量不同。同時(shí)，根據(jù)填充強(qiáng)度需求差異，充填體原料的配比也不盡相同，也成為了影響充填體放熱規(guī)律的一個(gè)重要因素。采空區(qū)的填充往往是分階段、分區(qū)域進(jìn)行的，這使得不同充填體處于不同的放熱階段，當(dāng)新充填體處在放熱量上升階段時(shí)，老充填體很有可能已經(jīng)處在熱量衰減或停止放熱階段，從而增加了區(qū)域熱環(huán)境變化的復(fù)雜程度。

充填體放熱不僅影響工作面工作人員的生理健康狀況，還會(huì)對(duì)生產(chǎn)安全造成重大影響，水化熱來不及放出越積越多時(shí)，極容易造成充填體膨脹開裂，導(dǎo)致充填質(zhì)量下降，甚至造成采空區(qū)塌陷等災(zāi)難性后果，因此必須對(duì)充填體放熱進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。

2 礦井熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究

在了解深井熱源的構(gòu)成及放熱原理的基礎(chǔ)上，對(duì)礦井熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究有助于確定高溫監(jiān)控的重點(diǎn)區(qū)域，并有針對(duì)性地制定切實(shí)可行的深井降溫方案。目前，對(duì)礦井熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究主要集中在圍巖放熱規(guī)律和機(jī)械設(shè)備放熱規(guī)律兩方面。

圍巖與風(fēng)流之間的熱量傳遞是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)過程，圍巖暴露初期，巖體的整體溫度一致，隨著時(shí)間的推移，巷道壁外部不斷向環(huán)境中釋放熱量，形成溫度差，巖體深部的熱量不斷向外傳導(dǎo)，供應(yīng)巷道壁流失的熱量。當(dāng)通風(fēng)時(shí)間足夠長時(shí)，圍巖與風(fēng)流間的熱交換保持穩(wěn)定。根據(jù)溫度場的不同可以將圍巖體劃分為恒溫圈和調(diào)熱圈，如圖3所示。

圖3 圍巖體溫度場Fig.3 Temperature field of strata

目前，國內(nèi)外對(duì)深井巷道的溫度場研究較多。文獻(xiàn)[5]采用理論分析和數(shù)值模擬的方式研究了巷道圍巖的溫度場，研究結(jié)果表明圍巖的調(diào)熱圈半徑與通風(fēng)時(shí)間的平方根呈線性關(guān)系；文獻(xiàn)[6]對(duì)圍巖的非穩(wěn)態(tài)溫度場進(jìn)行了有限元分析，在靠近巷道壁的附近，圍巖內(nèi)部等溫線與巷道形狀相似，圍巖深部的溫度場受原巖應(yīng)力和非勻質(zhì)特性影響，呈現(xiàn)類似橢圓的不規(guī)則形狀。文獻(xiàn)[7]采用了Comsol Multiphysics多物理場耦合模擬軟件研究了滲流水對(duì)圍巖溫度場的影響。

在實(shí)際應(yīng)用中，學(xué)者們更關(guān)心巷道壁對(duì)風(fēng)流的傳熱作用，因此在多年來的研究成果中建立了許多圍巖與風(fēng)流熱交換的數(shù)學(xué)模型[8-10]。巷道壁熱量的釋放可以歸結(jié)為巖石的熱傳導(dǎo)系數(shù)問題，也有許多學(xué)者圍繞熱傳導(dǎo)系數(shù)的測(cè)量展開了一系列研究，如文獻(xiàn)[11]采用鉆孔取巖的方式，測(cè)試了三山島金礦巷道圍巖的熱傳導(dǎo)系數(shù)，并借此分析了圍巖的放熱量；文獻(xiàn)[12]考慮了巖體含水情況下巷道壁的導(dǎo)熱系數(shù)；文獻(xiàn)[13]對(duì)不同深度原巖進(jìn)行鉆孔測(cè)溫，并采用反演原理得出了礦井的地?zé)釄龇植?；文獻(xiàn)[14]測(cè)量了通風(fēng)速度及通風(fēng)時(shí)間對(duì)圍巖散熱系數(shù)的影響。

3 礦井熱害評(píng)價(jià)及防治

3.1 熱害評(píng)價(jià)技術(shù)

礦井熱害評(píng)價(jià)描述井下作業(yè)人員對(duì)礦井熱環(huán)境的可接受水平，主要表現(xiàn)在礦井的熱舒適度。熱舒適度是指人體對(duì)熱環(huán)境的接受程度[18-19]，由于存在個(gè)體差異，最佳的熱舒適度不是一個(gè)固定值。不同的國家和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)熱舒適度也有不同的規(guī)定，但總體而言，熱舒適度應(yīng)滿足大多數(shù)工作人員對(duì)熱環(huán)境的接受程度。例如，美國暖氣和空調(diào)工程師學(xué)會(huì)[19]將熱舒適條件定義為“80%處于靜坐或少量活動(dòng)狀態(tài)下的工人感到可接受的熱環(huán)境條件”，并將熱舒適環(huán)境定義為3個(gè)參數(shù)：出汗率處于可接受狀態(tài)、人體熱平衡保持可接受狀態(tài)、皮膚溫度保持可接受狀態(tài)。

文獻(xiàn)[20]從人體的代謝率、機(jī)械設(shè)備功率、皮膚熱傳導(dǎo)率和人體熱存儲(chǔ)量等角度建立了一個(gè)綜合的熱評(píng)價(jià)模型，得到了不同溫度下人體最大失水率；文獻(xiàn)[21]描述了一種熱舒適度評(píng)價(jià)方法，建立不同風(fēng)速、溫度與人體出汗率及皮膚最大濕度之間的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)工人熱暴露時(shí)間的預(yù)測(cè)，并得出了保證礦工熱舒適度的最佳風(fēng)速；文獻(xiàn)[22]結(jié)合了多種前人評(píng)價(jià)的指標(biāo)及公式(如濕球溫度[23]、非舒適度[24]、改進(jìn)非舒適度[25]等)，提出了適用于地下礦井工人熱舒適度評(píng)價(jià)的熱符合指數(shù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；文獻(xiàn)[26]以50名井下熱害作業(yè)人員和15名無熱害作業(yè)人員作為研究對(duì)象，探討了深井熱環(huán)境與工人熱疾病之間的關(guān)系，并對(duì)研究對(duì)象在熱環(huán)境中工作前后的生理指標(biāo)進(jìn)行了分析，得到了深井熱害對(duì)礦工生理的影響。

3.2 熱害防治技術(shù)

熱害防治技術(shù)分人工降溫技術(shù)和非人工降溫技術(shù)。對(duì)于深度不大、熱害不嚴(yán)重的礦井往往采用非人工降溫技術(shù)；對(duì)于深度大、熱害嚴(yán)重的礦井，非人工降溫技術(shù)無法滿足需求時(shí)，必須采用人工降溫技術(shù)。

1)非人工降溫技術(shù)

目前，礦井非人工降溫技術(shù)包括通風(fēng)降溫、熱源控制、個(gè)體防護(hù)等。

通風(fēng)降溫主要包括優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和加強(qiáng)通風(fēng)。其中，優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)屬于整體降溫方案，由于礦井熱環(huán)境是通過井下風(fēng)流與人體直接接觸的，因此改善井下空氣條件是最直接的降溫方式。通過通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，采用風(fēng)路較短的通風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)流就不會(huì)過多的與巖石接觸，從而縮短了空氣被加熱的時(shí)間。同時(shí)，根據(jù)對(duì)原巖放熱量進(jìn)行分析，使風(fēng)流盡可能多的流過較低溫度的巖層也可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)流降溫。文獻(xiàn)[27]采用Ventsim軟件建立了礦井通風(fēng)系統(tǒng)三維仿真模型，真實(shí)反映了井下風(fēng)流狀況和高溫環(huán)境現(xiàn)狀，并在基礎(chǔ)上通過通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了深井熱害治理；文獻(xiàn)[28]采用了多級(jí)基站通風(fēng)設(shè)計(jì)，通過對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化解算，進(jìn)行了各基站風(fēng)量的確定，經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)取得了較好的效果，將井下作業(yè)面溫度控制在26 ℃以下。

熱源控制技術(shù)主要應(yīng)用在圍巖散熱的控制上，該技術(shù)主要采用隔熱材料進(jìn)行巷道刷幫，使原巖與井下空氣環(huán)境隔離，這樣原巖的熱量便不會(huì)傳導(dǎo)至空氣中，從而達(dá)到了熱害治理的目的，是一種主動(dòng)防控技術(shù)。文獻(xiàn)[29]在計(jì)算高溫?zé)岷λ矶礈囟葓龅幕A(chǔ)上，在圍巖變溫圈與混凝土襯砌之間添加了硬質(zhì)聚氨酯泡沫隔熱層，并對(duì)隔熱層的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，取得了較好的降溫效果；文獻(xiàn)[30]以硅石灰為基料，水泥為膠結(jié)料，研制出了一種密度較小、導(dǎo)熱系數(shù)低的井下熱源屏蔽材料。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，該材料可降低巷道溫度5.2 ℃，降低工作面溫度3.3～3.5 ℃，具有良好的降溫效果；文獻(xiàn)[31]介紹了冒泡復(fù)合隔熱材料，通過正交試驗(yàn)確定了原料的最佳配比，并在霄云礦進(jìn)行了測(cè)試，使巷道出口氣流平均溫度降低了5 ℃；文獻(xiàn)[32]也采用膨脹珍珠巖復(fù)合材料研制出了一種巷道圍巖和排水溝的隔熱材料。

個(gè)體防護(hù)降溫措施立足于礦工本身，通過研制礦工個(gè)體防護(hù)裝備，來抵抗礦井惡劣的熱環(huán)境條件。這種方式雖然不能從根本上解決深井熱害問題，但就保護(hù)礦工生理健康的角度而言，是最經(jīng)濟(jì)最高效的方法。目前，個(gè)體防護(hù)降溫措施的研究主要集中在降溫服的研發(fā)和革新。文獻(xiàn)[33]采用渦流管冷端降溫技術(shù)，研制了一種便攜式降溫馬甲，與傳統(tǒng)降溫服相比，更為輕便靈活，制冷效果更好，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)測(cè)試，冷端降溫可達(dá)1.2 ℃，續(xù)航能力36 min；文獻(xiàn)[34]提出了半導(dǎo)體制冷技術(shù)，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)研制的制冷服的主要特點(diǎn)是：無管路，不存在填充物泄漏問題；無制冷機(jī)，不存在震動(dòng)和噪聲；制冷單元小巧，質(zhì)量較輕，可根據(jù)需求任意組裝制冷單元；文獻(xiàn)[35]研發(fā)了一種新型氣動(dòng)制冷冰箱，井下制冷溫度可達(dá)到-18 ℃，與降溫服配合可有效實(shí)現(xiàn)礦井高溫個(gè)體防護(hù)。

2)人工降溫技術(shù)

人工降溫技術(shù)是采取主動(dòng)措施，從根本上改善礦井熱環(huán)境的技術(shù)方法。該方法主要是利用熱力學(xué)中的逆卡諾循環(huán)，將熱量從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移，即人工制冷。人工降溫是涉及熱力學(xué)、流體力學(xué)和空調(diào)工程的綜合型技術(shù)，在尺度較大的地下礦山空間，制冷效率和制冷費(fèi)用都是需要著重考慮的。

人工降溫技術(shù)可分為水冷技術(shù)和冰冷技術(shù)，其中水冷技術(shù)就是礦井空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用；冰冷則是采用制冰機(jī)，將冰塊輸送到井下，利用冰水相變吸熱實(shí)現(xiàn)降溫。相對(duì)而言，水冷技術(shù)工藝較為簡單，循環(huán)性更好。我國比較有代表性的水冷技術(shù)成果是何滿潮院士開發(fā)的HEMS降溫系統(tǒng)[36-41]，該系統(tǒng)的工作原理是利用礦井各水平的現(xiàn)有涌水，采用能量提取裝置提取涌水中的冷量，作用于礦井工作面，實(shí)現(xiàn)降溫；同時(shí)將置換出的高溫傳送至地表，用于供熱和洗浴等。HEMS降溫系統(tǒng)具有高效、節(jié)能、環(huán)保的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在我國眾多熱害礦井中得到了推廣和應(yīng)用。文獻(xiàn)[42]提出了一種相變材料微單元的設(shè)想，用于深井循環(huán)管路降溫系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)以三水合醋酸鈉作為降溫媒介，制成PCM微單元，以水力輸送的方式實(shí)現(xiàn)相變材料的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，解決了冰-水相變法冷量損失大、管道易堵塞、運(yùn)行成本高等問題。

4 礦井熱害研究發(fā)展新方向

回顧礦井熱害研究的發(fā)展過程，體會(huì)近年來礦井熱源放熱規(guī)律、環(huán)境熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律及熱評(píng)價(jià)及防治技術(shù)的研究成果，筆者認(rèn)為礦井熱害研究發(fā)展的方向如下：

1)圍巖溫度場變化規(guī)律和原巖與風(fēng)流的熱交換規(guī)律仍然是研究礦井熱環(huán)境的關(guān)鍵性科學(xué)問題。從實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)的角度建立圍巖變溫圈和熱耦合數(shù)學(xué)模型，確定關(guān)鍵計(jì)算參數(shù)有利于更進(jìn)一步了解礦井熱害的發(fā)展變化規(guī)律，為其高效的治理提供理論基礎(chǔ)。

2)隨著數(shù)值仿真技術(shù)的快速發(fā)展，ANSYS、Comsol Multiphysics、Ventsim等商業(yè)軟件的普及，使礦井熱害的研究趨于局部化、具體化，越來越多的研究開始立足于工程和生產(chǎn)過程中的實(shí)際問題，有針對(duì)性地解決區(qū)域高溫難題。同時(shí)，數(shù)值仿真可以作為現(xiàn)場監(jiān)控監(jiān)測(cè)的輔助手段，對(duì)礦井異常高溫狀態(tài)區(qū)域進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)。

3)目前，對(duì)礦井熱源放熱規(guī)律的研究還較多地集中在圍巖體放熱和機(jī)械設(shè)備放熱方面，對(duì)爆破放熱以及充填體水化放熱的研究還較少。爆破放熱和充填體放熱受風(fēng)流影響大，具有較強(qiáng)的時(shí)空變化特性，雖然對(duì)礦井整體熱環(huán)境影響不大，但可能造成區(qū)域“熱涌”，對(duì)井下工作人員造成較大影響，因此必須加以重視。而數(shù)值仿真技術(shù)的發(fā)展大大縮短了研究時(shí)間和研究成本，為該方向的研究提供了方法基礎(chǔ)。

4)解決深井熱害問題的根源還在于熱源的控制與熱環(huán)境的改善。因此，大力發(fā)展隔熱材料和人工降溫技術(shù)才能從全局的角度解決根本性問題。然而，隔熱材料和人工降溫技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要較大的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本，因此，局部熱害防治技術(shù)和個(gè)體防護(hù)技術(shù)也應(yīng)該同步發(fā)展。結(jié)合數(shù)值仿真的區(qū)域熱害分析與處理技術(shù)成本低、周期短、效率高，其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)會(huì)在未來礦井熱害治理領(lǐng)域扮演重要角色。

5 結(jié)論

深井熱害的主要熱源包括圍巖放熱、空氣自壓縮熱、機(jī)械放熱、爆破放熱和充填體水化放熱5類。熱源放熱規(guī)律、熱害評(píng)價(jià)和熱害防治技術(shù)是深井熱害所要研究的3個(gè)關(guān)鍵性科學(xué)問題。在以往的研究中，國內(nèi)外學(xué)者取得了一定的成果。數(shù)值仿真技術(shù)的快速發(fā)展為深井熱害研究提供了新的方向：關(guān)注熱環(huán)境時(shí)空變化規(guī)律，尋求整體和局部熱害控制相結(jié)合的高效降溫方法。