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煤矿职业病(热害)防治实验室

降温热害防治方向实验室介绍

1)总体介绍

建设内容有基础参数测试平台、井下热湿环境模拟动态实验平台、反演模拟与效果验证计算平台、热害控制综合测试验证平台四个试验平台。可进行测定井下风速、压力、气象、水质、热流、温湿度、PMV-PPD值等基础参数等相关基础参数测试分析、井下地温场、风流场及多场耦合的反演模拟、井下用冷风机组性能、冷水机组性能、矿用空冷器性能、保冷管路性能等测试。先后购置了快速高精度激光法导热分析仪、激光多普勒测速仪、红外热像仪、三维激光扫描仪、差示扫描量热仪、多参数水质分析仪、便携式多参数检测仪等20套测试设备,研制了区域地温场反演模拟与分析验证系统、井下风流多场耦合反演模拟及分析验证系统、矿井热害控制与优化虚拟验证分析系统、井下热湿环境模拟动态实验平台、煤矿井下用制冷装置综合测试分析验证系统、矿用空冷器测试分析验证系统、煤矿井下用保冷管路性能综合测试系统等,目前共有仪器设备33台(套)。具备在煤矿热害职业病危害分析中遇到的矿井通风、热源、压力、井下热害测试反演模拟、热害环境模拟、制冷设备性能验证等方面开展应用基础研究、关键技术和竞争前共性技术研究条件。

2)功能划分

煤矿职业病危害分析鉴定实验室包括矿井热参数与气候分析实验室、反演模拟与效果验证实验室、井下热湿环境模拟及热害控制综合测试等子实验室,示例介绍如下:

A402  矿井热参数与气候分析实验室(Laboratory for thermal parameters and climate analysis of coal mines

主要功能:本实验室装置主要用于测定煤岩热扩散系数、导热系数、不同物理材料热特性、水份、电导率、盐度、通风阻力、风压、干球温度、湿球温度、流速、分析相变储能材料的融解温度、煤融解热、比热、温度场分布、温度场与流场耦合风流热传递规律、温度场与风流场耦合特性等,承担矿井热环境参数、热特性、温度等现场测试和实验室测试等任务。

主要仪器:便携式热特性分析、快速高精度激光法导热分析仪、红外热像仪、三维激光扫描仪、差示扫描量热仪、多参数水质分析仪、便携式多参数检测仪、高精度便捷式气候测量仪、PMV-PPD指数仪、WBGT热指数测定仪、伽马能谱仪、区域地温场反演模拟与效果验证系统、井下风流程多场耦合反演模拟系统、矿井热害控制与优化虚拟分析系统等。

仪器特点:装置、设备具有耐高能力,利用高精度的温度及压力传感器,整个实验过程采用计算机监测,测量准确度高。

研究方向:开展实验室和煤矿井下的通风、水质分析、热流、地温场等基础参数测试。

A404  模拟反演及分析验证实验室(Laboratory of analog inversion and analytical validation

主要功能:本实验室装置主要用于研究井下温度场分布、温度场与流场耦合风流热传递规律、温度场与风流场耦合特性等,承担矿井温度场分析、温度场与流场耦合、动态热害控制系统虚拟运行能效计算等任务。

主要仪器:区域地温场反演模拟与效果验证系统、井下风流程多场耦合反演模拟系统、矿井热害控制与优化虚拟分析系统等。

仪器特点:设备具有高运算和复杂图像的处理能力,系统由图形绘制、基础数据输入、CAD工程图与Excel等数据导入、基于多场耦合矿井通风网络前处理(含通风网络拓扑等)、矿井通风热湿环境解算、多场耦合后矿井通风热湿模拟、计算区域地温场数据前处理、计算区域地温场求解、地温场数据后处理、多参数耦合矿井热害控制系统虚拟运行前处理(含载冷剂管网网络拓扑等)矿井热害控制系统管网解算、动态井下热害控制效果解算(含动态变化载冷剂温度、流量等)、动态热害控制系统虚拟运行能效计算、热害控制与优化虚拟验证分析后处理、数据与图形输出等模块组成。

研究方向:开展区域地温场反演模拟与验证通过典型高温矿井深部煤岩体温度场分布特点、成因类型,总结典型矿区地温场的分布规律,通过研究深井地热成因及热传递基本规律、传导型温度场变化特性、传导-对流型温度场变化特性、岩体的物理性质对地温场的影响规律、区域地质构造对地温场的影响规律、岩浆活动对地温场影响规律及地下热水对区域地温场的影响等。井下风流场多场耦合反演模拟与验证系统可以实现对地温、机电设备及运输中的矿岩等诸多矿井热环境因素动态传热、传质特性及在深部采矿工程活动热害形成机制,动态影响的特征和规律,温度场、流场等相互耦合关系及其定量化方法研究,特别是研究巷道通风网络条件下矿井风流热量传递机制及温度分布规律,深部煤矿复杂地质条件风流流场—渗流场—温度场、风流流场—温度场等耦合作用机理。热害控制与优化虚拟验证平台开展模拟测试矿井制冷降温系统中制冷、输冷、传冷及排热等要素动态热力特性

大南厂区 井下热湿环境模拟实验与矿井降温设备测试实验室(Laboratory of underground thermal environment simulation and mine cooling equipment test

主要功能:模拟井下热湿动态试验环境,研究个体热危害及防护、流场-温度场-渗流流场以及流场-温度场等多场耦合围岩热湿交换特性、风流与喷淋水及()淋水热水等放热散湿特性、机电设备放热及热害控制等模拟测试与验证分析提供科学的试验和测试环境。也可以分析验证煤矿井下冷水机组制冷系数、分析验证矿用空冷器换热性能、井下保冷管路保冷性能等各项性能指标。

主要仪器:井下热湿环境动态模拟试验平台、煤矿井下用制冷装置综合测试分析系统、矿用空冷器测试分析验证系统、煤矿井下保冷管路综合测试系统。

仪器特点:井下热湿环境动态模拟试验平台是煤科集团沈阳研究院有限公司研究的一种用于模拟井下热湿动态试验环境的平台。平台内部空间尺寸(长×宽×高)为50×2.5×2m,可以实现环境控制温度在5-45℃,湿度控制可达98%,风速0~10m/s;煤矿井下用制冷装置综合测试分析系统是煤科集团沈阳研究院有限公司研究的用于分析验证煤矿井下制冷装置性能测试系统,实现了煤矿井下冷水机组测试能力达到3300KW,冷风机组测试能力达到500KW的性能和技术指标处于国际领先水平;矿用空冷器测试分析验证系统是煤科集团沈阳研究院有限公司研究的用于分析验证煤矿井下矿用空冷器性能测试系统,可以实现单机制冷能力450KW矿用空冷器的测试,技术指标及性能均处于国内领先水平。煤矿井下保冷管路综合测试系统是煤科集团沈阳研究院有限公司研究的用于分析验证煤矿井下保冷管路、冷水测试的系统,可测试各种煤矿井下用保冷管路的性能参数。本实验室各系统均采用LABVIEW数据采集及自动测控分析系统,测试的各项参数可以实现自动记录与保存。

研究方向:为煤矿井下热害模拟试验与降温设备性能参数研究提供支撑。