三山岛金矿深部巷道围岩放热系数实验研究.pdf

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1、第31卷第2期有色矿冶VoI_31．№22015年04月N0N—FERR0USMININGANDMETALLURGYApril2015文章编号：1007—967X(2015)02—15—04三山岛金矿深部巷道围岩放热系数实验研究**王瑞星，沃杭帅。，赵兴东。，闰东光(1．山东黄金矿业(莱州)股份有限公司三山岛金矿，山东莱州261442；2．东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819)摘要：随着矿山开采深度增加，原岩温度亦不断升高，围岩放热是深部矿体热环境恶化的诱因之一严重制约深部矿体的安全高效开采。为有效分析三山岛金矿深部巷道

2、围岩热源灾害，诱因，本文通过在三山岛不同中段现场钻取岩样，在实验室内进行加工，应用稳态法测试岩石放热系数，测试结果表明：围岩的热传导系数随地点不同亦有一定的差异，三山岛金矿岩石的平均热传导率为1．92，围岩的平均热传导率为1．79，借此可以分析围岩放热量，为深部降温提供基础数据。关键词：导热率；围岩放热；稳态法；深部开采中图分类号：TD263．2文献标识码：A试，实验仪器如图1所示。1引言目前，我国地下金属矿山多数已进入中晚期开采时期，矿井采掘深度增加，开采越深，井巷围岩的温度越高，围岩的散热量越大；在持续的高温条件下，人员的健康

3、和工作能力将会受到很大的损伤，这影响到采掘工作的正常进行，使劳动生产率大大下一降。据统计资料，超过适合人体温度后，温度每增加1℃，工人的劳动生产率将降低7～10。而围岩散热作为矿井深部的主要热源之一，在总的放热量图1导热系数测定仪根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两个垂之中占有很大比重。热导率(导热系数)是一个重要物理量，它是围岩放热量的控制性因素之一。因直与热传导方向、彼此问相距为h、温度分别为T、此，进行深部巷道围岩的放热系数的研究对围岩放T。的平行平面(设T>T)，若平面面积均为S，在热量的计算有重要的意义[1~7]。时间

4、内通过面积S的热量△Q满足下述表达式：三山岛金矿直属矿区采用中央混合井、斜坡道△【一s；n(1)进风，南、北回风井出风的两翼对角抽出式通风，是典型的中央入风、两翼出风的通风系统。深部一600式中——热流量；Lnl水平以下近几年新增至一780m水平的几个中段——即为该物质的热导率(又称作导热系数)，内岩温较高且有大量热涌水，并且通风不畅导致深W·m一·K。部热量淤积使深部工作环境极其恶劣。井下热害已在支架上先放上圆铜盘P，在P的上面放上待成为制约其向深部开采的最主要因素。本文以三山测样品B，再把带发热器的圆铜盘A放在B上，发岛金矿为

5、背景采用稳态法来测岩石的导热系数。热器通电后，热量从A盘传到B盘，再传到P盘，由2试验方法于A、P盘都是良导体，其温度即可以代表B盘上、2．1试验原理下表面的温度T、，T、T。分别由插入A、P盘边本实验采用YBF一2型导热系数测试仪进行测缘小孔热电偶E来测量。由式(1)可知，单位时间*基金项目：国家十二五科技支撑计划(2012BAB08B01)；国家自然科学基金(51474052，51174044)；辽宁省教育厅(LJQ2O12O24)；省科技厅人才项目(2013921070)；国家863项目(2011AA060400)；北京市科

6、技计划重大科技成果转化落地培育项目(Z141100003514012)资助。**收稿日期：2014—11—2O作者简介：王瑞星(197o一)，采矿高级工程师，三山岛金矿运营部经理，主要从事建井与采矿技术管理工作。16有色矿冶第31卷内通过待测样品B任一圆截面的热流量为：但要注意，这样求出的k是紫铜盘P的全部表面暴一露于空气中的冷却速率，其散热表面积为2R+2丌RPhr(其中Rr与h分别为紫铜盘的半径与厚式中R——样品的半径，1TI；度)。然而，在观察测试样品的稳态传热时，P盘的h——样品的厚度，m；上表面(面积为7rR。)是被样品

7、覆盖着的。考虑到当热传导达到稳定状态时，T和T的值不变，物体的冷却速率与它的表面积成正比，则稳态时铜于是通过B盘上表面的热流量与由铜盘P向周围盘散热速率的表达式应作如下修正：环境散热的速率相等，因此，可通过铜盘P在稳定AQ=mCk=(3)△温度时的散热速率来求出热流量。试验中，在将式(3)代人式(2)，得：读得稳定时的T和Tz后，即可将B盘移去，而使入=mCk=·㈩盘A的底面与铜盘P直接接触。当盘P的温度上升到高于稳定时的T值若干摄氏度后，再将圆盘2．2试验步骤A移开，让铜盘P自然冷却。观察其温度T随时间2．2．1试验试件的制备t

8、变化情况，然后由此求出铜盘在T。的冷却速率k，样本选取坚持有充分代表性并且尽量采集新鲜岩石的原则，在三山岛金矿的不同阶段进行了岩石而roCk=(1TI为紫铜盘P的质量，C为铜材的比的取样。试件为船圆柱强形，所用勰试勰件的具体参数如表热容)，就是紫铜