摘要：将稳定温度场下单个冻结器产生的温度效应等效为无限介质平面中一个点冷源产生的温度效应,利用无限介质中点冷源产生温度效应的基本解,经线性叠加,可得到求解复杂布管稳定状态下冻结壁温度场的一般解法,给出了直墙冻结壁温度场有关基本算式,通过一个冻结壁的测温资料验证了基于上述计算方法的所得计算结果的精确性。在此基础上,研究了一排、二排、三排冻结管直墙式冻结壁的温度场、工程开挖面温度、全厚和承载厚度冻结壁的平均温度等冻结壁设计基本参数的推演,给出了便于计算的显式计算式,算例表明所得计算式用于冻结壁设计简便易行。

摘要：深部矿产资源开采是我国资源持续供给和保障经济高速发展的重要物质支撑,井巷工程作为进入深部开采的安全通道是进入深部开采的咽喉,因此,深部矿井建设关键技术是实现深部矿产资源开采的重要技术支撑。基于深部矿产开采矿井工程设计与装备制造先行的理念,深部矿井建设模式、优化设计与理论、矿井建设技术与智能装备、智能监控技术体系、矿井建设与生态环境互馈等方面亟待取得突破。系统分析了矿井赋存地质条件探查、数据融合反演与透明化重构技术及其亟待攻克的科学问题;梳理了深部矿井井巷优化设计方法、建设模式、建井提运装备的发展现状和面临的难题;基于深部井巷围岩"应力调控-改性-支护"理念,提出了围岩应力调控技术,地面预注浆加固、抗渗、降-隔-保温技术等围岩改性技术,以及矿井工程支护结构等围岩控制理论与及其关键技术;提出了深井智能掘进装备与智能控制系统研发体系,梳理了机械破岩掘进装备制造与发展趋势,从高效破岩与排渣、装备构成与空间优化、精确智能钻井控制3个方面分析了上排渣竖井掘进机设计与制造亟需攻克的科学问题与技术难题;围绕破岩掘进复杂工序智能监控、围岩与井壁结构稳定智能监控、井筒内运行设备智能监控,提出了深部矿井全生命周期智能监控系统与关键技术体系。基于以上深部矿井开拓模式的优化设计、建井装备及其相应关键技术工艺的深入思考和分析,有望为深部矿井安全高效绿色建设提供解决思路。

摘要：为了充分利用我国西北地区冬季丰富的自然冷量,设计了能够利用冷空气对盐水降温的翅片管式换热器。对换热器进行了结构设计,采用计算流体动力学Fluent软件对换热器空气侧的温度场和速度场进行了模拟,分析了空气流量和盐水流量变化对传热性能的影响。结果表明:当环境温度变化时,换热器空气侧的温度场和速度场整体分布较为均匀;总传热系数随空气流量和盐水流量的增加而增大,但幅度越来越小;实际换热量随空气流量的增加先增大后减小,随盐水流量的增加逐渐增大,但幅度越来越小。

摘要：西北地区冬季有着充沛的自然冷能。为了有效利用这种自然冷能进行井筒冻结,设计了翅片管式盐水空冷换热器;并在低温冷库内,进行了盐水空冷换热试验。结果表明:降低气温,可大幅提升空冷换热效果;增加空气及盐水流量,可小幅提升空冷换热效率。为评价空冷盐水的工程实用性,以地处锡林郭勒盟的鲁新煤矿主井井筒冻结工程为背景,对3种温度状态盐水形成的冻结壁温度场进行了数值模拟,结果表明:在相同孔间距下,准低温(-10^-15℃)盐水冻结壁交圈时间为人工制冷盐水的1.5~2倍,约占当地冬季时间的1/2;适度缩小孔间距后,冻结壁交圈时间与正常孔间距下的人工制冷盐水交圈时间相当。试验及数值模拟表明:寒区可以利用盐水空冷换热技术,开发利用自然环境冷能来进行井筒冻结。